JP2007333952A - Video display apparatus and head mount display - Google Patents

Video display apparatus and head mount display Download PDF

Info

Publication number
JP2007333952A
JP2007333952A JP2006164690A JP2006164690A JP2007333952A JP 2007333952 A JP2007333952 A JP 2007333952A JP 2006164690 A JP2006164690 A JP 2006164690A JP 2006164690 A JP2006164690 A JP 2006164690A JP 2007333952 A JP2007333952 A JP 2007333952A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
light source
pupil
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006164690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Tanijiri
靖 谷尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2006164690A priority Critical patent/JP2007333952A/en
Priority to US11/811,635 priority patent/US20070291355A1/en
Publication of JP2007333952A publication Critical patent/JP2007333952A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • G02B2027/0174Head mounted characterised by optical features holographic
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B2027/0178Eyeglass type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid degradation in the luminance and image quality of an observed video, due to adjustment of optical axes. <P>SOLUTION: Each of video display apparatuses 1R and 1L is provided with an optical axis adjustment means 15 for adjusting an angle formed by a pair of optical axes, right and left, by altering a relative positional relation between a video displayed on each display element 14 and an eyepiece optical system 21 in a direction intersecting the corresponding optical axis. At this time, each light source 11 is disposed so as to almost conjugate to an optical pupil E. Each optical axis adjustment means 15 alters the positional relation without altering the position of the optical pupil E relative to the eyepiece optical system 21. Thus, even if the apparatus is originally designed so that light intensity is high in the position of the optical pupil E determined in the design stage, the light intensity at the position of the pupil can be obtained even after the adjustment of the optical axis. Since the positions of the optical pupils E relative to the eyepiece optical systems 21 are not changed by the adjustment of the optical axes, video light can be guided to the optical pupils E by using portions of the eyepiece optical systems 21, which are designed to restrain aberrations. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示素子にて表示された映像を虚像として観察者に提供する映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDとも称する)とに関するものである。   The present invention relates to an image display device that provides an observer with an image displayed on a display element as a virtual image, and a head mounted display (hereinafter also referred to as an HMD) including the image display device.

従来から、左右一対の表示素子に表示された映像を観察者に両眼で観察させるHMDが提案されている。このような両眼式のHMDを観察者が装着した場合、観察者は左右のそれぞれの表示映像を重ねて1つの映像として観察する。このとき、左右のそれぞれの光学系の光軸の位置がずれて、左右一対の光軸のなす角度が基準から外れると、観察者はそれぞれの表示映像を重ねて観察することが困難となる。   Conventionally, there has been proposed an HMD that allows an observer to observe an image displayed on a pair of left and right display elements with both eyes. When an observer wears such a binocular HMD, the observer superimposes the left and right display images and observes them as one image. At this time, if the positions of the optical axes of the left and right optical systems are shifted and the angle formed by the pair of left and right optical axes deviates from the reference, it is difficult for the observer to superimpose the respective display images.

そこで、例えば特許文献1の装置では、左右の少なくとも一方の光学系において、両眼が並ぶ方向(左右方向)に垂直な方向に光軸を調整可能としている。ここで、図29は、特許文献1の装置において、左右の光学系の一方の概略の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、光源101および液晶パネル102を一体的に垂直方向に移動させることにより、光軸を垂直方向に調整することが可能である。なお、同図中の実線は、移動前の光源101および液晶パネル102の位置ならびに光路を示し、破線は、移動後の光源101および液晶パネル102の位置ならびに光路を示している。   Therefore, for example, in the apparatus of Patent Document 1, the optical axis can be adjusted in a direction perpendicular to the direction in which both eyes are arranged (left-right direction) in at least one of the left and right optical systems. Here, FIG. 29 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of one of the left and right optical systems in the apparatus of Patent Document 1. In FIG. As shown in the figure, the optical axis can be adjusted in the vertical direction by integrally moving the light source 101 and the liquid crystal panel 102 in the vertical direction. In addition, the solid line in the figure shows the position and optical path of the light source 101 and the liquid crystal panel 102 before movement, and the broken line shows the position and optical path of the light source 101 and liquid crystal panel 102 after movement.

また、例えば特許文献2の装置では、HMDのブリッジ部分、すなわち、両眼の前に配置される各接眼窓を連結する部分に、観察者の輻輳に合わせて接眼窓の間隔を調整する調整機構が設けられている。この調整機構によって左右の光軸の位置関係を調整することが可能となっているが、調整機構の詳細な構成は明らかではない。   Further, for example, in the apparatus of Patent Document 2, an adjustment mechanism that adjusts the distance between the eyepiece windows in accordance with the vergence of the observer at the bridge portion of the HMD, that is, the portion connecting the eyepiece windows arranged in front of both eyes. Is provided. Although it is possible to adjust the positional relationship between the left and right optical axes by this adjustment mechanism, the detailed configuration of the adjustment mechanism is not clear.

特開平8−240785号公報JP-A-8-240785 特開2000−19450号公報JP 2000-19450 A

ところが、特許文献1の装置では、光源101と光学瞳Eとの位置関係について何ら規定されていないため、レンズ103に対して光源101および液晶パネル102を移動させると、図29に示すように、レンズ103に対する光学瞳Eの位置がずれる。このため、観察映像の輝度が低下したり、収差が大きく発生して観察映像の画質が低下する場合が生ずる。   However, in the apparatus of Patent Document 1, since the positional relationship between the light source 101 and the optical pupil E is not defined at all, when the light source 101 and the liquid crystal panel 102 are moved with respect to the lens 103, as shown in FIG. The position of the optical pupil E with respect to the lens 103 is shifted. For this reason, the brightness of the observation image may be lowered, or a large aberration may occur, resulting in a decrease in the image quality of the observation image.

つまり、例えば、光源101を点光源で構成する場合や、光路中に拡散板を配置する場合には、光源101の放射特性や拡散板の拡散特性を考慮して、光軸調整前の光学瞳Eの位置にて光強度が高くなるように装置が設計されているのが一般的である。したがって、図29のように、光軸調整によってレンズ103に対する光学瞳Eの位置がずれると、到達する光の強度が光軸調整前の光学瞳Eの位置に比べて低下している位置に光学瞳Eが位置することとなり、結果的に、光軸調整後の光学瞳Eの位置にて観察される映像が暗くなる。   That is, for example, when the light source 101 is configured as a point light source, or when a diffuser plate is disposed in the optical path, the optical pupil before optical axis adjustment is taken into account in consideration of the radiation characteristics of the light source 101 and the diffusion characteristics of the diffuser plate. Generally, the apparatus is designed so that the light intensity is increased at the position E. Therefore, as shown in FIG. 29, when the position of the optical pupil E with respect to the lens 103 is shifted due to the optical axis adjustment, the optical intensity at which the light reaches the optical position is reduced to a position lower than the position of the optical pupil E before the optical axis adjustment. As a result, the image observed at the position of the optical pupil E after the optical axis adjustment becomes dark.

また、レンズ103に対する光学瞳Eの位置がずれると、レンズ103において収差の発生を抑えるように設計されている部分から遠く離れた部分を使う(光が透過する)こととなり、収差が大きく発生する。このため、光軸調整後の光学瞳Eの位置では、観察映像の画質が低下する。   Further, when the position of the optical pupil E with respect to the lens 103 is shifted, a portion far from a portion designed to suppress the occurrence of aberration in the lens 103 is used (light is transmitted), and a large amount of aberration occurs. . For this reason, at the position of the optical pupil E after the optical axis adjustment, the image quality of the observation video is degraded.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光軸調整による観察映像の輝度および画質の低下を回避することができる映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイとを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a video display device capable of avoiding a decrease in luminance and image quality of an observation video due to optical axis adjustment, and the video display thereof. It is to provide a head mounted display including the device.

本発明の映像表示装置は、左右一対の光源と、各光源からの光を変調して映像を表示する左右一対の表示素子と、各表示素子に表示された映像の光を左右一対の光学瞳にそれぞれ導く、左右一対の観察光学系と、左右の少なくとも一方について、表示素子に表示される映像と観察光学系との相対的な位置関係を光軸と交差する方向において変更することにより、左右一対の光軸のなす角度を調整する光軸調整手段とを備え、左右のそれぞれにおいて、光源は光学瞳と略共役に配置されており、上記光軸調整手段は、観察光学系に対する光学瞳の位置を変更することなく、上記位置関係を変更することを特徴としている。   An image display apparatus according to the present invention includes a pair of left and right light sources, a pair of left and right display elements that display light by modulating light from each light source, and a pair of left and right optical pupils that display image light displayed on each display element. By changing the relative positional relationship between the image displayed on the display element and the observation optical system in the direction intersecting the optical axis, with respect to at least one of the pair of left and right observation optical systems and left and right, respectively, An optical axis adjusting unit that adjusts an angle formed by the pair of optical axes, and the light source is disposed substantially conjugate with the optical pupil on each of the left and right sides, and the optical axis adjusting unit includes the optical pupil with respect to the observation optical system. It is characterized in that the positional relationship is changed without changing the position.

上記の構成によれば、左右のそれぞれにおいて、光源から出射された光は表示素子にて変調され、映像光として観察光学系を介して光学瞳に導かれる。これにより、観察者は左右の光学瞳の位置に左右の眼をそれぞれ位置させることで、それぞれの眼で表示映像を観察することが可能となる。   According to the above configuration, in each of the left and right sides, the light emitted from the light source is modulated by the display element and guided as image light to the optical pupil via the observation optical system. Thereby, the observer can observe the display image with each eye by positioning the left and right eyes at the positions of the left and right optical pupils.

ここで、光軸調整手段は、左右の少なくとも一方について、表示素子に表示される映像と観察光学系との相対的な位置関係を光軸と交差する方向において変更することにより、左右一対の光軸のなす角度を調整し、光軸調整を行う。なお、上記位置関係の変更は、表示素子の位置を光軸との交差方向に調整することによってなされてもよいし、表示素子の位置を調整せず、表示素子に表示される映像の表示位置を変更することによってなされてもよい。   Here, the optical axis adjusting means changes the relative positional relationship between the image displayed on the display element and the observation optical system in at least one of the left and right in the direction intersecting the optical axis, thereby making a pair of left and right light beams. Adjust the angle between the axes to adjust the optical axis. Note that the change in the positional relationship may be made by adjusting the position of the display element in the direction intersecting the optical axis, or the display position of the video displayed on the display element without adjusting the position of the display element. May be made by changing.

このとき、左右のそれぞれにおいて、光源は光学瞳と略共役に配置されており、光軸調整手段は、観察光学系に対する光学瞳の位置を変更することなく、上記位置関係を変更し、光軸調整を行うことが可能となる。光軸調整手段がこのような光軸調整を行うことにより、例えば設計光学瞳の位置にて光強度が高くなるように装置が元々設計されている場合でも、その光学瞳位置での光強度を光軸調整後も実現することができる。したがって、光軸調整による光学瞳位置での観察映像の輝度低下を回避することができる。   At this time, in each of the left and right, the light source is arranged substantially conjugate with the optical pupil, and the optical axis adjusting means changes the positional relationship without changing the position of the optical pupil with respect to the observation optical system, and the optical axis. Adjustments can be made. By adjusting the optical axis by the optical axis adjusting means, for example, even when the apparatus is originally designed so that the light intensity is high at the position of the designed optical pupil, the light intensity at the optical pupil position is adjusted. It can be realized even after the optical axis is adjusted. Therefore, it is possible to avoid a decrease in luminance of the observation image at the optical pupil position due to the optical axis adjustment.

また、光軸調整手段は、観察光学系に対する光学瞳の位置を変更することなく光軸調整を行うので、例えば観察光学系において収差の発生を抑えるように設計されている部分を利用して(上記部分から離れた部分を極力利用せずに)、表示素子からの映像光を光学瞳に導くことができる。これにより、光軸調整に起因して収差が発生するのを抑えることができ、収差の発生による観察映像の画質低下を回避することができる。   Further, since the optical axis adjustment means adjusts the optical axis without changing the position of the optical pupil with respect to the observation optical system, for example, using a portion designed to suppress the occurrence of aberration in the observation optical system ( The image light from the display element can be guided to the optical pupil without using a portion away from the above portion as much as possible. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of aberration due to the optical axis adjustment, and it is possible to avoid the deterioration of the image quality of the observation image due to the occurrence of the aberration.

また、本発明においては、上記光軸調整手段は、観察光学系に対して表示素子の位置を調整(光軸と交差する方向に変更)することにより、上記位置関係を変更する構成であってもよい。   In the present invention, the optical axis adjusting means is configured to change the positional relationship by adjusting the position of the display element with respect to the observation optical system (changing in a direction crossing the optical axis). Also good.

観察光学系に対して表示素子の位置を調整する場合であっても、観察光学系に対する光学瞳の位置を変更することなく光軸調整を行うことができる。したがって、光軸調整による観察映像の輝度および画質の低下を回避することができる。   Even when the position of the display element is adjusted with respect to the observation optical system, the optical axis can be adjusted without changing the position of the optical pupil with respect to the observation optical system. Therefore, it is possible to avoid a decrease in luminance and image quality of the observation image due to the optical axis adjustment.

また、本発明の映像表示装置は、光源からの光を集光して表示素子に導く、左右一対の照明光学系をさらに備えている構成であってもよい。   The image display device of the present invention may further include a pair of left and right illumination optical systems that collect light from the light source and guide it to the display element.

この場合、光源からの光は、照明光学系で集光されて表示素子に導かれるので、光の利用効率を上げることができ、観察者に明るい映像を提供することができる。また、光源と表示素子との距離を短くすることができ、装置を小型、軽量にすることができる。   In this case, the light from the light source is collected by the illumination optical system and guided to the display element, so that the light use efficiency can be increased and a bright image can be provided to the observer. In addition, the distance between the light source and the display element can be shortened, and the apparatus can be reduced in size and weight.

また、本発明においては、光源は、LEDであることが望ましい。LEDは、安価、小型であり、また、発光波長幅が狭いので色純度が高い。したがって、光源をLEDで構成することにより、安価、小型で、提供する映像の色純度が高い映像表示装置を実現することができる。   In the present invention, the light source is preferably an LED. The LED is inexpensive and small in size, and has a high emission purity because of its narrow emission wavelength width. Therefore, by configuring the light source with an LED, it is possible to realize an image display device that is inexpensive and small in size and has high color purity of the provided image.

また、本発明においては、光源は、光強度がピークとなる波長が複数存在する光を出射する構成であってもよい。この場合、光源は少なくとも2色の光を出射することになるので、光源からの光を表示素子にて変調し、観察光学系を介して観察者の瞳に導くことにより、観察者はカラー映像を観察することができる。   In the present invention, the light source may be configured to emit light having a plurality of wavelengths at which the light intensity reaches a peak. In this case, since the light source emits at least two colors of light, the light from the light source is modulated by the display element and guided to the observer's pupil through the observation optical system, so that the observer can see the color image. Can be observed.

また、本発明においては、左右のそれぞれにおいて、観察光学系は、体積位相型で反射型のホログラム光学素子を含み、上記ホログラム光学素子は、表示素子からの映像光を回折反射させて光学瞳に導く構成であってもよい。   In the present invention, in each of the left and right, the observation optical system includes a volume phase type reflection type hologram optical element, and the hologram optical element diffracts and reflects the image light from the display element to form an optical pupil. The structure which guides may be sufficient.

体積位相型で反射型のホログラム光学素子は、回折効率が高く、しかも、回折効率ピークの半値波長幅が狭い。したがって、このようなホログラム光学素子を用い、表示素子からの映像光をホログラム光学素子にて回折反射させて光学瞳に導く構成とすることにより、明るく、色純度の高い映像を観察者に提供することができる。特に、本発明では、上述したように、光軸調整において光学瞳の位置が変更されないので、光学瞳に届く映像光の波長が変化せず、色再現性の高い映像を提供することができる。   Volume phase type and reflection type hologram optical elements have high diffraction efficiency and a narrow half-value wavelength width of the diffraction efficiency peak. Therefore, by using such a hologram optical element and adopting a configuration in which image light from the display element is diffracted and reflected by the hologram optical element and guided to the optical pupil, a bright image with high color purity is provided to the observer. be able to. In particular, in the present invention, as described above, since the position of the optical pupil is not changed in the optical axis adjustment, the wavelength of the image light reaching the optical pupil does not change, and an image with high color reproducibility can be provided.

また、本発明の映像表示装置は、光源の位置を調整することによって光学瞳の位置を変更する、左右一対の光源位置調整機構をさらに備えている構成であってもよい。この場合、例えば製造誤差に起因して、所望の波長の光が到達する位置以外の位置に光学瞳が形成されている場合でも、光源位置調整機構によって、所望の波長の光が到達する位置に光学瞳を位置させることができ、観察者に所望の色の映像を観察させることができる。   The video display device of the present invention may further include a pair of left and right light source position adjusting mechanisms that change the position of the optical pupil by adjusting the position of the light source. In this case, for example, even when the optical pupil is formed at a position other than the position where the light having the desired wavelength arrives due to a manufacturing error, the light source position adjusting mechanism moves to the position where the light having the desired wavelength reaches. The optical pupil can be positioned, and the observer can observe an image of a desired color.

また、回折効率ピークの半値波長幅が狭い体積位相型で反射型のホログラム光学素子を用いる構成において、光源を移動可能にしているので、映像光の波長を変えて映像色を所望の色に容易に変更することができる。また、ホログラム光学素子は特定の入射角で入射する特定波長の光を回折させるので、光源の位置を調整することによって、ホログラム光学素子に入射する光の入射角と波長とを最適に調整して明るい映像を提供することができる。さらに、光軸調整手段による光軸調整とは無関係に(左右一対の光軸のなす角度を変更せずに)、光源位置調整機構による光源移動によって光学瞳の位置を変更できるので、光学瞳の位置調整を容易に行うことができる。   In addition, in a configuration using a volume phase type and reflection type hologram optical element in which the half-value wavelength width of the diffraction efficiency peak is narrow, the light source can be moved, so the video color can be easily changed to the desired color by changing the wavelength of the video light. Can be changed. In addition, since the hologram optical element diffracts light of a specific wavelength incident at a specific incident angle, the incident angle and wavelength of light incident on the hologram optical element can be adjusted optimally by adjusting the position of the light source. Bright images can be provided. Further, the position of the optical pupil can be changed by moving the light source by the light source position adjusting mechanism regardless of the optical axis adjustment by the optical axis adjustment means (without changing the angle formed by the pair of left and right optical axes). Position adjustment can be easily performed.

また、本発明においては、上記ホログラム光学素子は、軸非対称な正の光学パワーを有していることが望ましい。このようなホログラム光学素子を用いることにより、装置を構成する各光学部材の配置の自由度を高めることができ、装置を小型化することが容易となる。   In the present invention, it is desirable that the hologram optical element has an axially asymmetric positive optical power. By using such a hologram optical element, the degree of freedom of arrangement of each optical member constituting the apparatus can be increased, and the apparatus can be easily downsized.

また、本発明においては、光学瞳は、ホログラム光学素子への光軸の入射面に平行な方向よりも上記入射面に垂直な方向に大きいことが望ましい。なお、ホログラム光学素子への光軸の入射面とは、ホログラム光学素子における入射光の光軸と反射光の光軸とを含む平面のことである。   In the present invention, it is desirable that the optical pupil is larger in the direction perpendicular to the incident surface than in the direction parallel to the incident surface of the optical axis to the hologram optical element. Note that the incident surface of the optical axis to the hologram optical element is a plane including the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light in the hologram optical element.

ホログラム光学素子が軸非対称である場合、ホログラム光学素子への光軸の入射面に平行な方向では、ホログラム光学素子の波長特性(波長選択性)が大きく、入射光の入射角がずれると回折波長がずれやすい。したがって、上記入射面に垂直な方向に光学瞳を大きくする、つまり、波長特性が小さい方向に光学瞳を大きくすることにより、色ムラが少なく、かつ、観察しやすい映像を観察者に提供することができる。また、光学瞳の大きさは、上記入射面に垂直な方向よりも上記入射面に平行な方向で相対的に小さいので、光源からの光を無駄なく集光して明るい映像を観察者に提供することができる。   When the hologram optical element is axially asymmetric, the wavelength characteristic (wavelength selectivity) of the hologram optical element is large in the direction parallel to the incident surface of the optical axis to the hologram optical element, and the diffraction wavelength when the incident angle of incident light is deviated. It is easy to slip. Therefore, by enlarging the optical pupil in the direction perpendicular to the incident surface, that is, by enlarging the optical pupil in the direction where the wavelength characteristic is small, it is possible to provide an observer with an image that has less color unevenness and is easy to observe. Can do. In addition, the size of the optical pupil is relatively smaller in the direction parallel to the incident surface than in the direction perpendicular to the incident surface, so that the light from the light source is collected without waste and a bright image is provided to the observer. can do.

また、本発明においては、光源と光学瞳とは、上記入射面に平行な方向において略共役であることが望ましい。この場合、光源の光利用効率を高くするとともに、色再現性および色純度の高い映像を提供することができる。   In the present invention, it is desirable that the light source and the optical pupil are substantially conjugate in a direction parallel to the incident surface. In this case, it is possible to increase the light use efficiency of the light source and provide an image with high color reproducibility and color purity.

また、本発明においては、光源は、3原色に対応した光を発光する3つの発光部を(少なくとも1組)有しており、各発光部は、上記入射面に対して垂直な方向に並んで配置されていることが望ましい。   In the present invention, the light source has (at least one set) three light emitting portions that emit light corresponding to the three primary colors, and each light emitting portion is arranged in a direction perpendicular to the incident surface. It is desirable to be arranged at.

上述したように、上記入射面に対して垂直な方向は、ホログラム光学素子における波長特性が小さい方向である。したがって、各色光を出射する3つの発光部を、ホログラム光学素子における波長特性が小さい方向に並べて配置することにより、光学瞳を拡大できる方向に色を混ぜることができ、3つの発光部を有する光源を用いた場合でも、色ムラの少ない高画質の映像を観察者に提供することができる。   As described above, the direction perpendicular to the incident surface is a direction in which the wavelength characteristic of the hologram optical element is small. Therefore, by arranging the three light emitting sections that emit light of each color in a direction in which the wavelength characteristics of the hologram optical element are small, it is possible to mix colors in a direction in which the optical pupil can be enlarged, and a light source having three light emitting sections Even in the case of using, it is possible to provide an observer with a high-quality image with little color unevenness.

また、本発明においては、光源は、3原色に対応した光を発光する3つの発光部を偶数組有しており、上記ホログラム光学素子への光軸の入射面に対して垂直な方向における各発光部の配列順序が、隣接する各組間で逆であることが望ましい。   In the present invention, the light source has an even number of three light-emitting portions that emit light corresponding to the three primary colors, and each light source in the direction perpendicular to the incident surface of the optical axis to the hologram optical element. It is desirable that the arrangement order of the light emitting units is reversed between adjacent groups.

この場合、各発光部からの出射光の各色の光強度(各組間で足し合わせたもの)の重心が一致する(例えば上記入射面上に位置する)ので、光学瞳の中心またはその近傍で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。なお、この構成は、軸非対称な正の光学パワーを有していないホログラム光学素子を用いる場合でも、適用することができる。   In this case, the center of gravity of the light intensity of each color of the emitted light from each light emitting unit (the sum of each set) is coincident (for example, located on the incident surface), so at the center of the optical pupil or in the vicinity thereof An image with little color unevenness can be provided to an observer. This configuration can be applied even when using a hologram optical element that does not have axially asymmetric positive optical power.

また、本発明においては、光源は、3つの発光部を偶数組有しており、各発光部は、上記入射面に対して面対称に配置されているとともに、上記入射面に対して垂直方向の両側で上記入射面から同じ距離に位置する発光部が同じ色の光を発光するように配置されていることが望ましい。この場合、各発光部からの出射光の各色の光強度(各組間で足し合わせたもの)の重心が上記入射面上で一致するので、光学瞳の中心で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。   In the present invention, the light source has an even number of three light-emitting portions, and each light-emitting portion is arranged in plane symmetry with respect to the incident surface and is perpendicular to the incident surface. It is desirable that the light emitting portions located at the same distance from the incident surface on both sides of the light emitting element emit light of the same color. In this case, the center of gravity of the light intensity of each color of the emitted light from each light emitting unit (added between each pair) matches on the incident surface, so that an image with little color unevenness at the center of the optical pupil can be viewed by the observer. Can be provided.

また、本発明においては、光源は、3つの発光部を2組有しており、各組の各発光部は、上記入射面側から上記入射面に対して垂直方向外側に向かうにつれて出射光の波長が短くなるような順序で配置されていることが望ましい。この場合、波長が長い光について、瞳位置による強度差を小さくすることができ、光学瞳の全体で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。   In the present invention, the light source has two sets of three light emitting portions, and each light emitting portion of each set emits light from the incident surface side toward the outer side in the vertical direction with respect to the incident surface. It is desirable that they are arranged in an order that shortens the wavelength. In this case, with respect to light having a long wavelength, the difference in intensity due to the pupil position can be reduced, and an image with little color unevenness can be provided to the observer over the entire optical pupil.

また、本発明においては、上記ホログラム光学素子は、表示素子からの映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナであることが望ましい。この場合、観察者は、ホログラム光学素子を介して、表示素子から提供される映像と外界像とを同時に観察することができる。   In the present invention, it is desirable that the hologram optical element is a combiner that guides image light and external light from the display element simultaneously to the observer's pupil. In this case, the observer can simultaneously observe the image provided from the display element and the external image via the hologram optical element.

また、本発明においては、上記ホログラム光学素子の回折効率ピークの半値波長幅は、5nm以上10nm以下であることが望ましい。このようにホログラム光学素子の回折効率ピークの半値波長幅が狭いので、観察者は明るい映像を観察することができ、かつ、外界光の透過率が高くなるので、明るい外界像を観察することができる。   In the present invention, the half-value wavelength width of the diffraction efficiency peak of the hologram optical element is preferably 5 nm or more and 10 nm or less. Thus, since the half-value wavelength width of the diffraction efficiency peak of the hologram optical element is narrow, the observer can observe a bright image and the transmittance of external light is high, so that a bright external image can be observed. it can.

また、本発明においては、観察光学系は、表示素子からの映像光を内部で全反射させて観察者の瞳に導く一方、外光を透過させて観察者の瞳に導く第1の透明基板を有していることが望ましい。このような第1の透明基板を用いることにより、表示素子からの映像を観察可能としながらも、外光の透過率が高くなるので、明るい外界像を観察することができる。   In the present invention, the observation optical system first reflects the image light from the display element internally and guides it to the observer's pupil, while transmitting the external light to the observer's pupil. It is desirable to have By using such a first transparent substrate, the image from the display element can be observed, but the transmittance of external light is increased, so that a bright external image can be observed.

また、本発明においては、観察光学系は、第1の透明基板での外光の屈折をキャンセルするための第2の透明基板を有していることが望ましい。この場合、観察者が観察光学系を介して観察する外界像に歪みが生じるのを防止することができる。   In the present invention, it is desirable that the observation optical system has a second transparent substrate for canceling refraction of external light on the first transparent substrate. In this case, distortion can be prevented from occurring in the external image observed by the observer through the observation optical system.

また、本発明のヘッドマウントディスプレイは、上述した本発明の映像表示装置と、上記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを有していることを特徴としている。この構成によれば、映像表示装置が支持手段にて支持されるので、観察者は映像表示装置から提供される映像をハンズフリーで観察することができる。   The head mounted display of the present invention includes the above-described video display device of the present invention and support means for supporting the video display device in front of the observer's eyes. According to this configuration, since the video display device is supported by the support means, the observer can observe the video provided from the video display device in a hands-free manner.

本発明によれば、左右のそれぞれにおいて、光源は光学瞳と略共役に配置され、光軸調整手段は、観察光学系に対する光学瞳の位置を変更することなく、光軸調整を行うことが可能となる。これにより、設計光学瞳の位置での光強度を光軸調整後も実現することができ、光軸調整による光学瞳位置での観察映像の輝度低下を回避することができる。また、観察光学系において収差の発生を抑えるように設計されている部分を利用して、表示素子からの映像光を光学瞳に導くことができるので、光軸調整に起因して収差が発生するのを抑えることができ、収差の発生による観察映像の画質低下を回避することができる。   According to the present invention, in each of the left and right sides, the light source is arranged substantially conjugate with the optical pupil, and the optical axis adjustment means can adjust the optical axis without changing the position of the optical pupil with respect to the observation optical system. It becomes. Thereby, the light intensity at the position of the designed optical pupil can be realized even after the optical axis adjustment, and a decrease in luminance of the observation image at the optical pupil position due to the optical axis adjustment can be avoided. In addition, since the image light from the display element can be guided to the optical pupil using a portion designed to suppress the occurrence of aberration in the observation optical system, aberration occurs due to optical axis adjustment. Therefore, it is possible to avoid the deterioration of the image quality of the observation image due to the occurrence of aberration.

〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。まず、本実施形態では、本発明の映像表示装置において、光軸調整の原理を中心に説明する。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in the present embodiment, the principle of optical axis adjustment in the video display device of the present invention will be mainly described.

図1は、本実施形態の右眼用の映像表示装置1Rおよび左眼用の映像表示装置1Lにおいて、表示素子14の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。また、図2は、映像表示装置1R・1Lの光源11から出射される光の光路を展開して示す説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing an expanded optical path of light emitted from the center of the display area of the display element 14 in the right-eye video display device 1R and the left-eye video display device 1L of the present embodiment. is there. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the optical path of the light emitted from the light source 11 of the video display device 1R / 1L.

本実施形態の映像表示装置1は、表示映像の光をそれぞれ観察者の右眼および左眼にそれぞれ導く映像表示装置1R・1Lで構成されている。映像表示装置1R・1Lは、光源11と、集光レンズ13と、表示素子14と、光軸調整手段15と、接眼光学系21とをそれぞれ有している。つまり、映像表示装置1は、光源11と、集光レンズ13と、表示素子14と、光軸調整手段15と、接眼光学系21とを左右一対で有している。   The video display device 1 according to the present embodiment includes video display devices 1R and 1L that guide light of a display video to the right and left eyes of an observer, respectively. The video display devices 1R and 1L each include a light source 11, a condenser lens 13, a display element 14, an optical axis adjusting unit 15, and an eyepiece optical system 21. That is, the video display device 1 includes a light source 11, a condenser lens 13, a display element 14, an optical axis adjustment unit 15, and an eyepiece optical system 21 in a pair on the left and right.

光源11は、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の各波長の光を出射するLEDで構成されている。集光レンズ13は、光源11からの光を集光して表示素子14に導く照明光学系である。表示素子14は、光源11からの光を変調して映像を表示する光変調素子であり、例えば透過型の液晶表示素子で構成されている。   The light source 11 is composed of an LED that emits light of each wavelength of R (red), G (green), and B (blue), for example. The condenser lens 13 is an illumination optical system that condenses the light from the light source 11 and guides it to the display element 14. The display element 14 is a light modulation element that modulates the light from the light source 11 and displays an image, and is composed of, for example, a transmissive liquid crystal display element.

光軸調整手段15は、表示素子14に表示される映像と接眼光学系21との相対的な位置関係を変更することにより、左右一対の光軸のなす角度を調整するものである。以下、左右一対の光軸のなす角度の調整のことを光軸調整と言う。なお、光軸とは、ここでは、表示素子14の表示領域の中心と接眼光学系21の主点とを光学的に結ぶ軸を指す。本実施形態では、光軸調整手段15は、接眼光学系21に対して表示素子14の位置を、光軸と交差する方向(光軸に垂直な方向、略垂直な方向、斜め方向を含む)に調整することによって、上記位置関係を変更し、光軸調整を行う。   The optical axis adjusting means 15 adjusts the angle formed by the pair of left and right optical axes by changing the relative positional relationship between the image displayed on the display element 14 and the eyepiece optical system 21. Hereinafter, the adjustment of the angle formed by the pair of left and right optical axes is referred to as optical axis adjustment. Here, the optical axis refers to an axis that optically connects the center of the display area of the display element 14 and the principal point of the eyepiece optical system 21. In the present embodiment, the optical axis adjusting means 15 positions the display element 14 with respect to the eyepiece optical system 21 in the direction intersecting the optical axis (including a direction perpendicular to the optical axis, a substantially perpendicular direction, and an oblique direction). By adjusting the position, the positional relationship is changed, and the optical axis is adjusted.

より具体的には、光軸調整手段15は、表示素子14を保持する保持部15aを有している。この保持部15aは、光軸と交差する方向(ここでは表示素子14の表示面と略平行方向)にスライド可能となっており、最終的には表示素子14などを収容する筐体に固定される。このように保持部15aをスライドさせて表示素子14の位置を調整することにより、表示素子14に表示される映像と接眼光学系21との相対的な位置関係を、光軸と交差する方向において変更することができる。   More specifically, the optical axis adjusting means 15 has a holding portion 15 a that holds the display element 14. The holding portion 15a is slidable in a direction intersecting with the optical axis (here, substantially parallel to the display surface of the display element 14), and is finally fixed to a housing that accommodates the display element 14 and the like. The By adjusting the position of the display element 14 by sliding the holding portion 15a in this way, the relative positional relationship between the image displayed on the display element 14 and the eyepiece optical system 21 is changed in the direction intersecting the optical axis. Can be changed.

接眼光学系21は、表示素子14に表示された映像の光を光学瞳Eに導く観察光学系であり、光学的に正のパワーを有している。なお、接眼光学系21は、レンズに替えて、ホログラム光学素子、ハーフミラー、自由曲面プリズムのいずれを有していてもよい。   The eyepiece optical system 21 is an observation optical system that guides the light of the image displayed on the display element 14 to the optical pupil E, and has optically positive power. Note that the eyepiece optical system 21 may have any of a hologram optical element, a half mirror, and a free-form surface prism instead of the lens.

光源11と光学瞳Eとは、集光レンズ13と接眼光学系21とによって略共役となるように配置されている。したがって、光路中に拡散板などの光路を変更する部材が無ければ、光源11の像が光学瞳E上に結像されることになる。   The light source 11 and the optical pupil E are arranged so as to be substantially conjugate by the condenser lens 13 and the eyepiece optical system 21. Therefore, if there is no member that changes the optical path, such as a diffusion plate, in the optical path, the image of the light source 11 is formed on the optical pupil E.

上記構成の映像表示装置1R・1Lのそれぞれにおいて、光源11から出射された光は集光レンズ13にて集光され、表示素子14に導かれる。表示素子14に入射した光は、表示素子14の各画素を透過する際に、画素で少し拡散され、映像光として出射される。表示素子14からの映像光は、接眼光学系21を介して光学瞳Eに導かれる。光学瞳Eは、光源11の大きさが光学系の像倍率により拡大され、さらに表示素子14での上記拡散によって少し大きくなる結果、ある程度の大きさを有する。   In each of the video display devices 1R and 1L having the above-described configuration, the light emitted from the light source 11 is collected by the condenser lens 13 and guided to the display element 14. When the light that has entered the display element 14 passes through each pixel of the display element 14, the light is slightly diffused by the pixel and emitted as video light. Video light from the display element 14 is guided to the optical pupil E through the eyepiece optical system 21. The optical pupil E has a certain size as a result of the size of the light source 11 being enlarged by the image magnification of the optical system and a little larger due to the diffusion in the display element 14.

なお、光源11と光学瞳Eとの位置関係は略共役であるが、表示素子14を透過する光の各画素での拡散の度合いが大きいほど、光源11と光学瞳Eとは共役とはならず、光源11の像は光学瞳E上では鮮明には結像されなくなる。一方、上記拡散が小さいほど両者は共役に近くなり、光源11からの出射光の強度分布が保存される。   The positional relationship between the light source 11 and the optical pupil E is substantially conjugate. However, the greater the degree of diffusion of light transmitted through the display element 14 at each pixel, the more the light source 11 and the optical pupil E are conjugate. In other words, the image of the light source 11 is not clearly formed on the optical pupil E. On the other hand, the smaller the diffusion, the closer to the conjugate, and the intensity distribution of the emitted light from the light source 11 is preserved.

光源11と光学瞳Eとが略共役となる位置関係にある場合、光軸調整手段15によって表示素子14の位置を光軸と交差する方向に調整し、表示素子14に表示される映像と接眼光学系21との相対的な位置関係を変更することにより、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができる。図1および図2では、例えば映像表示装置1Lの表示素子14の位置を光軸と交差する方向にずらす前の光路(実線)とずらした後の光路(破線)とを示しているが、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置は、表示素子14の位置をずらす前後で変化していないことがわかる。   When the light source 11 and the optical pupil E are in a substantially conjugate positional relationship, the position of the display element 14 is adjusted by the optical axis adjusting unit 15 in a direction intersecting the optical axis, and the image displayed on the display element 14 and the eyepiece are displayed. By changing the relative positional relationship with the optical system 21, the optical axis can be adjusted without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21. 1 and 2 show, for example, an optical path before shifting the position of the display element 14 of the video display device 1L in a direction intersecting the optical axis (solid line) and an optical path after being shifted (broken line). It can be seen that the position of the optical pupil E with respect to the optical system 21 does not change before and after the position of the display element 14 is shifted.

このように、光軸調整手段15によって接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができるので、最初に設計された光学瞳Eの位置にて光強度が高くなるように装置が元々設計されている場合でも、その光学瞳Eの位置での光強度を光軸調整後も実現することができる。したがって、光軸調整による光学瞳Eの位置での観察映像の輝度低下を回避することができる。   As described above, the optical axis adjustment can be performed without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21 by the optical axis adjustment means 15, so that the light intensity is adjusted at the position of the optical pupil E designed first. Even when the device is originally designed to be high, the light intensity at the position of the optical pupil E can be realized even after the optical axis adjustment. Therefore, it is possible to avoid a decrease in luminance of the observation image at the position of the optical pupil E due to the optical axis adjustment.

また、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことにより、接眼光学系21において収差の発生を抑えるように設計されている部分から遠く離れた部分を利用せずに、表示素子14からの映像光を光学瞳Eに導くことができる。つまり、接眼光学系21において光学収差が良好となる光路を通った映像光を光学瞳Eに導くことができる。   Further, by adjusting the optical axis without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21, use a portion far from the portion designed to suppress the occurrence of aberration in the eyepiece optical system 21. Instead, the image light from the display element 14 can be guided to the optical pupil E. In other words, the image light that has passed through the optical path in which the optical aberration is good in the eyepiece optical system 21 can be guided to the optical pupil E.

なお、図1および図2では、光軸調整の前後で、表示素子14からの映像光が接眼光学系21に入射する位置、およびその光が接眼光学系21から出射される位置が大きく異なるように描いてあるが、これは、表示素子14の移動により、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行う本発明の原理をわかりやすく説明するためにそのように描いているのであって、実際には、表示素子14の移動による上記両者の位置の変化は、光軸調整の前後で微小量と考えてよい。   1 and 2, the position where the image light from the display element 14 enters the eyepiece optical system 21 and the position where the light is emitted from the eyepiece optical system 21 are greatly different before and after the optical axis adjustment. This is illustrated in order to easily explain the principle of the present invention in which the optical axis is adjusted without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21 by the movement of the display element 14. Actually, the change in the position of both due to the movement of the display element 14 may be considered as a minute amount before and after the optical axis adjustment.

このように、接眼光学系21において収差の発生を抑えるように設計されている部分を利用して、表示素子14からの映像光を光学瞳Eに導くことができるので、光軸調整に起因して収差が発生するのを抑えることができ、収差の発生による観察映像の画質低下を回避することができる。   As described above, since the image light from the display element 14 can be guided to the optical pupil E by using the portion designed to suppress the occurrence of aberration in the eyepiece optical system 21, it is caused by the optical axis adjustment. As a result, it is possible to suppress the occurrence of aberration, and to avoid the deterioration of the image quality of the observation image due to the occurrence of the aberration.

また、光源11からの光は、集光レンズ13で集光されて表示素子14に導かれるので、光の利用効率を上げることができ、観察者に明るい映像を提供することができる。また、集光レンズ13を配置することによって、光源11と表示素子14との距離を短くすることができ、装置を小型、軽量にすることができる。   Further, since the light from the light source 11 is condensed by the condenser lens 13 and guided to the display element 14, the light use efficiency can be increased, and a bright image can be provided to the observer. Further, by disposing the condenser lens 13, the distance between the light source 11 and the display element 14 can be shortened, and the apparatus can be reduced in size and weight.

なお、図1および図2では、光軸調整手段15は、左右一対設けられているが、左右の少なくとも一方に設けられていればよい。   In FIG. 1 and FIG. 2, the optical axis adjusting means 15 is provided in a pair on the left and right, but may be provided on at least one of the left and right.

また、本実施形態では、光軸調整を表示素子14の位置の調整によって行っているが、表示素子14に表示させる映像の表示位置を表示面内で変更することによって行ってもよい。このとき、表示素子14が光軸調整前の表示映像よりも広い映像表示領域を有していれば、光軸調整後(表示位置の移動後)も表示すべき映像を全部表示させることができる。   In this embodiment, the optical axis adjustment is performed by adjusting the position of the display element 14. However, the optical axis adjustment may be performed by changing the display position of the image displayed on the display element 14 within the display surface. At this time, if the display element 14 has an image display area wider than the display image before the optical axis adjustment, all the images to be displayed can be displayed even after the optical axis adjustment (after the display position is moved). .

ところで、以上では、光源11から出射された光(LEDの1点から発光した光)が表示素子14を通過するときに発散光となるように光源11を配置した例について説明したが、表示素子14を通過するときに収束光となるように光源11を配置してもよい。   By the way, although the example which has arrange | positioned the light source 11 so that the light radiate | emitted from the light source 11 (light emitted from one point of LED) may pass through the display element 14 as divergent light was demonstrated above, a display element was demonstrated. The light source 11 may be arranged so as to be convergent light when passing through 14.

図3は、光源11と集光レンズ13の主点との距離を図1の場合よりも広げた映像表示装置1R・1Lにおいて、表示素子14の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。また、図4は、図3の構成の映像表示装置1R・1Lの光源11から出射される光の光路を展開して示す説明図である。なお、これらの図では、実線が光軸調整前の光路を示し、破線が光軸調整後の光路を示している。   3 shows the optical path of light emitted from the center of the display area of the display element 14 in the video display devices 1R and 1L in which the distance between the light source 11 and the principal point of the condenser lens 13 is wider than in the case of FIG. It is explanatory drawing developed and shown. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the optical path of light emitted from the light source 11 of the video display device 1R / 1L having the configuration shown in FIG. In these drawings, the solid line indicates the optical path before the optical axis adjustment, and the broken line indicates the optical path after the optical axis adjustment.

この構成では、光源11は集光レンズ13の焦点位置よりも遠い位置に配置されることになるが、この場合であっても、光軸調整手段15によって接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができる。したがって、図1および図2の構成の場合と同様に、光軸調整による映像輝度の低下や画質低下を回避することができる。   In this configuration, the light source 11 is disposed at a position farther from the focal position of the condenser lens 13. Even in this case, the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21 by the optical axis adjusting means 15. The optical axis can be adjusted without changing the. Therefore, as in the case of the configuration of FIGS. 1 and 2, it is possible to avoid a decrease in image brightness and a decrease in image quality due to optical axis adjustment.

なお、光源11と集光レンズ13の主点との距離を図1および図2の場合と同じとし、パワーの強い集光レンズ13を用いることによって、表示素子14からの映像光を収束光とする構成としてもよい。   The distance between the light source 11 and the principal point of the condenser lens 13 is the same as in the case of FIGS. 1 and 2, and by using the condenser lens 13 with high power, the image light from the display element 14 is converted into convergent light. It is good also as composition to do.

また、光源11から出射された光が表示素子14を通過するときに平行光となるように各構成部材を配置してもよい。図5は、光源11を集光レンズ13の焦点位置に配置した映像表示装置1R・1Lにおいて、表示素子14の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。また、図6は、図5の構成の映像表示装置1R・1Lの光源11から出射される光の光路を展開して示す説明図である。なお、これらの図では、実線が光軸調整前の光路を示し、破線が光軸調整後の光路を示している。   Further, the constituent members may be arranged so that the light emitted from the light source 11 becomes parallel light when passing through the display element 14. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the optical path of light emitted from the center of the display area of the display element 14 in the video display devices 1R and 1L in which the light source 11 is arranged at the focal position of the condenser lens 13. FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the optical path of the light emitted from the light source 11 of the video display device 1R / 1L configured as shown in FIG. In these drawings, the solid line indicates the optical path before the optical axis adjustment, and the broken line indicates the optical path after the optical axis adjustment.

表示素子14を平行光で照明する場合、光源11と集光レンズ13とを表示素子14と一体的に形成し、これらを接眼光学系21に対して光軸と交差する方向に移動させることにより、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができる。したがって、この場合であっても、光軸調整による映像輝度の低下や画質低下を回避することができる。   When the display element 14 is illuminated with parallel light, the light source 11 and the condenser lens 13 are formed integrally with the display element 14 and moved in a direction intersecting the optical axis with respect to the eyepiece optical system 21. The optical axis can be adjusted without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21. Accordingly, even in this case, it is possible to avoid a decrease in image luminance and a decrease in image quality due to the optical axis adjustment.

なお、表示素子14のみを光軸と交差する方向に移動させることにより、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うこともできる。上記のように、光源11と集光レンズ13とを表示素子14と一体的に形成してこれらを一体的に移動させる構成では、光学設計の自由度が制限されるので、その点では、表示素子14のみを移動させて光軸調整を行う構成のほうが望ましい。   The optical axis can be adjusted without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21 by moving only the display element 14 in the direction intersecting the optical axis. As described above, in the configuration in which the light source 11 and the condenser lens 13 are formed integrally with the display element 14 and moved together, the degree of freedom in optical design is limited. It is preferable to adjust the optical axis by moving only the element 14.

また、図7は、集光レンズ13を設けずに光源11が表示素子14を直接照明する構成とした映像表示装置1R・1Lにおいて、表示素子14の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。また、図8は、図7の構成の映像表示装置1R・1Lの光源11から出射される光の光路を展開して示す説明図である。なお、これらの図では、実線が光軸調整前の光路を示し、破線が光軸調整後の光路を示している。   7 shows an optical path of light emitted from the center of the display area of the display element 14 in the image display devices 1R and 1L in which the light source 11 directly illuminates the display element 14 without providing the condenser lens 13. It is explanatory drawing which expands and shows. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the optical path of light emitted from the light source 11 of the video display device 1R / 1L configured as shown in FIG. In these drawings, the solid line indicates the optical path before the optical axis adjustment, and the broken line indicates the optical path after the optical axis adjustment.

この構成では、図1ないし図6のように光路中に集光レンズ13を設けないので、低コストで装置を構成することができる。また、光源11からの光が集光レンズ13で集光されないので、図1ないし図6の構成のものに比べて、観察される映像が少し暗く、光源11と光学瞳Eとを略共役に配置するために光源11と表示素子14との間隔が長くなり、装置が少し大きくなる。しかし、表示素子14を接眼光学系21に対して光軸と交差する方向に移動させることにより、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができる点に変わりはない。したがって、図7および図8の構成であっても、光軸調整による映像輝度の低下や画質低下を回避することができる。   In this configuration, the condensing lens 13 is not provided in the optical path as in FIGS. 1 to 6, so that the apparatus can be configured at low cost. Further, since the light from the light source 11 is not condensed by the condenser lens 13, the observed image is slightly darker than that of the configuration shown in FIGS. 1 to 6, and the light source 11 and the optical pupil E are substantially conjugate. In order to arrange, the space | interval of the light source 11 and the display element 14 becomes long, and an apparatus becomes a little large. However, the optical axis can be adjusted without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21 by moving the display element 14 in the direction intersecting the optical axis with respect to the eyepiece optical system 21. There is no change. Therefore, even with the configurations of FIGS. 7 and 8, it is possible to avoid a decrease in image luminance and a decrease in image quality due to optical axis adjustment.

〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態1と同一の構成には同一の部材番号を付記する。そして、各構成について実施の形態1では言及しなかった点については適宜説明を加える。本実施形態の映像表示装置1は、基本的な構成は実施の形態1と同じであり、これをさらに具体化したものである。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to the drawings. For the convenience of explanation, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same member numbers. The points that are not mentioned in the first embodiment will be appropriately described. The video display device 1 of the present embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, and is a more specific embodiment of this.

(1.映像表示装置の構成について)
図9は、映像表示装置1(1R・1L)の概略の構成を示す断面図であり、図10は、映像表示装置1における光路を光学的に一方向に展開して示す説明図である。映像表示装置1は、光源11と、一方向拡散板12と、集光レンズ13と、表示素子14と、光軸調整手段15と、接眼光学系21とを有している。図9に示すように、光源11、一方向拡散板12、集光レンズ13および表示素子14は、筐体10内に収容されており、接眼光学系21の一部(後述する接眼プリズム22の一部)は、筐体10内に位置している。
(1. Configuration of video display device)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the video display device 1 (1R · 1L), and FIG. 10 is an explanatory diagram showing an optical path in the video display device 1 optically developed in one direction. The video display device 1 includes a light source 11, a unidirectional diffuser plate 12, a condenser lens 13, a display element 14, an optical axis adjusting unit 15, and an eyepiece optical system 21. As shown in FIG. 9, the light source 11, the unidirectional diffuser plate 12, the condenser lens 13, and the display element 14 are accommodated in the housing 10, and a part of the eyepiece optical system 21 (of an eyepiece prism 22 described later). Is located in the housing 10.

ここで、以下での説明の便宜上、方向を以下のように定義しておく。まず、表示素子14の表示領域の中心と、接眼光学系21によって形成される設計時の光学瞳Eの中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とする(実施の形態2では軸非対称な光学系を用いており主点を明確にできていないので光軸の定義を変える)。そして、光源11から光学瞳Eまでの光路を展開したときの光軸方向をZ方向とする。また、接眼光学系21の後述するホログラム光学素子24への光軸の入射面に垂直な方向をX方向とし、ZX平面に垂直な方向をY方向とする。なお、ホログラム光学素子24への光軸の入射面とは、ホログラム光学素子24に入射する光の光軸とホログラム光学素子24にて反射される光の光軸とを含む平面、すなわち、YZ平面を指す。以下、上記入射面を単に入射面または光軸入射面と称する。   Here, for convenience of explanation below, directions are defined as follows. First, the optical axis is an axis that optically connects the center of the display area of the display element 14 and the center of the optical pupil E at the time of design formed by the eyepiece optical system 21 (in the second embodiment, the optical axis is asymmetrical). Since the system is used and the principal point is not clear, the definition of the optical axis is changed). The optical axis direction when the optical path from the light source 11 to the optical pupil E is developed is taken as the Z direction. In addition, a direction perpendicular to an incident surface of an optical axis to a hologram optical element 24 to be described later of the eyepiece optical system 21 is an X direction, and a direction perpendicular to the ZX plane is a Y direction. The plane of incidence of the optical axis on the hologram optical element 24 is a plane including the optical axis of light incident on the hologram optical element 24 and the optical axis of light reflected by the hologram optical element 24, that is, the YZ plane. Point to. Hereinafter, the incident surface is simply referred to as an incident surface or an optical axis incident surface.

光源11は、本実施形態では、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色に対応する波長の光を出射する3つの発光チップを発光部11R・11G・11B(図10参照)として有するRGB一体型のLED(例えば日亜化学製)で構成されている。各発光部11R・11G・11Bは、一方向拡散板12による拡散の大きい方向であるX方向に並んでいる(図10参照)。これにより、光学瞳E上での各色の強度ムラが小さくなり、色ムラを低減することができる。   In the present embodiment, the light source 11 includes three light emitting chips that emit light having wavelengths corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) as light emitting units 11R, 11G, and 11B (FIG. 10). (See, for example, Nichia Chemical). Each light emission part 11R * 11G * 11B is located in a line with the X direction which is a direction with the large spreading | diffusion by the one way diffusion plate 12 (refer FIG. 10). Thereby, the intensity unevenness of each color on the optical pupil E is reduced, and the color unevenness can be reduced.

LEDは、安価、小型であり、また、後述するように発光波長幅が狭いので色純度が高い。したがって、光源11をLEDで構成することにより、安価で小型の映像表示装置を実現できるとともに、観察者に提供する映像の色純度を高くすることができる。   The LED is inexpensive and small in size, and has a high color purity because the emission wavelength width is narrow as will be described later. Therefore, by configuring the light source 11 with LEDs, an inexpensive and small image display device can be realized, and the color purity of the image provided to the observer can be increased.

一方向拡散板12は、光源11からの出射光を拡散させるものであるが、その拡散度は、方向によって異なっている。より詳細には、一方向拡散板12は、X方向には入射光を約40゜拡散させ、Y方向には入射光を約0.5゜拡散させる。また、一方向拡散板12は光源11側の面を光学的に平坦な面とし、集光レンズ13側の面を凹凸により拡散する凹凸面としている。それゆえ、光源11からの発散光が一方向拡散板12の平坦な面で屈折されてやや集光された状態で拡散されるので、集光状態が少し保存される。したがって、一方向拡散板12は凸レンズの機能を若干有しており、一方向拡散板12への入射光は光学瞳Eの形成に必要な方向に若干屈折する。   The unidirectional diffuser plate 12 diffuses light emitted from the light source 11, but the degree of diffusion varies depending on the direction. More specifically, the unidirectional diffuser 12 diffuses incident light in the X direction by about 40 ° and diffuses incident light in the Y direction by about 0.5 °. The unidirectional diffuser plate 12 has an optically flat surface on the light source 11 side and an uneven surface that diffuses the surface on the condenser lens 13 side by unevenness. Therefore, the divergent light from the light source 11 is refracted by the flat surface of the unidirectional diffusion plate 12 and diffused in a slightly condensed state, so that the condensing state is slightly preserved. Therefore, the unidirectional diffuser plate 12 has a function of a convex lens, and the incident light on the unidirectional diffuser plate 12 is slightly refracted in the direction necessary for forming the optical pupil E.

集光レンズ13は、光源11からの光を集光して表示素子14に導く照明光学系である。この集光レンズ13は、一方向拡散板12にて拡散された光をY方向に集光するシリンダレンズで構成されており、その拡散光が効率よく光学瞳Eを形成するように配置されている。本実施形態では、光学瞳Eは、X方向の大きさが6mmであり、Y方向の大きさが2mmとなっている。このように、光学瞳Eは、一方向(X方向)には人間の瞳(3mm程度)よりも大きい6mmの大きさなので、観察者は映像を観察しやすい。一方、光学瞳Eは、他の方向(Y方向)には人間の瞳よりも小さい2mmの大きさなので、光源11からの光は上記方向においては光学瞳Eに無駄なく集光する。これにより、観察者は、明るい映像を観察することができる。   The condenser lens 13 is an illumination optical system that condenses the light from the light source 11 and guides it to the display element 14. The condensing lens 13 is composed of a cylinder lens that condenses the light diffused by the unidirectional diffusion plate 12 in the Y direction, and is arranged so that the diffused light efficiently forms the optical pupil E. Yes. In this embodiment, the optical pupil E has a size in the X direction of 6 mm and a size in the Y direction of 2 mm. Thus, the optical pupil E has a size of 6 mm, which is larger than the human pupil (about 3 mm) in one direction (X direction), so that the observer can easily observe the image. On the other hand, since the optical pupil E has a size of 2 mm which is smaller than the human pupil in the other direction (Y direction), the light from the light source 11 is condensed on the optical pupil E in the above direction without waste. Thereby, the observer can observe a bright image.

表示素子14は、光源11からの出射光を画像データに応じて変調して映像を表示するものであり、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子で構成されている。表示素子14の各画素には、光源11から出射される光の透過を、上記光の波長に応じて制限するカラーフィルタ(透過波長制限フィルタ)が設けられている。カラーフィルタは、3原色に対応する3種類のフィルタからなり、それぞれのフィルタにおいて光源11からの出射光のうちでRGBの3原色に対応した波長のいずれかの光を透過させる一方、残りの光の透過を制限する。   The display element 14 displays an image by modulating the light emitted from the light source 11 in accordance with image data, and is configured by a transmissive liquid crystal display element having pixels in a matrix in which light is transmitted. Has been. Each pixel of the display element 14 is provided with a color filter (transmission wavelength limiting filter) that limits transmission of light emitted from the light source 11 according to the wavelength of the light. The color filter includes three types of filters corresponding to the three primary colors, and each of the filters transmits light having a wavelength corresponding to the three primary colors of RGB among the light emitted from the light source 11, while the remaining light. Limit transmission of light.

このように表示素子14がカラーフィルタを有しており、光源11からの光を画像データに応じて変調してカラーフィルタを介して出射させることにより、表示素子14は、カラー映像を表示することが可能となる。表示素子14は、矩形の表示領域の長辺方向がX方向となり、短辺方向がY方向となるように配置されている。   Thus, the display element 14 has a color filter, and the display element 14 displays a color image by modulating the light from the light source 11 according to the image data and emitting it through the color filter. Is possible. The display element 14 is arranged such that the long side direction of the rectangular display region is the X direction and the short side direction is the Y direction.

接眼光学系21は、表示素子14にて表示された映像の光を観察者の瞳(または光学瞳E)に導く観察光学系であり、接眼プリズム22(第1の透明基板)と、偏向プリズム23(第2の透明基板)と、ホログラム光学素子24とを有して構成されている。   The eyepiece optical system 21 is an observation optical system that guides light of an image displayed on the display element 14 to an observer's pupil (or optical pupil E), and an eyepiece prism 22 (first transparent substrate), a deflection prism, and the like. 23 (second transparent substrate) and a hologram optical element 24.

接眼プリズム22は、表示素子14からの映像光を内部で全反射させてホログラム光学素子24を介して観察者の瞳に導く一方、外光を透過させて観察者の瞳に導くものであり、偏向プリズム23とともに、例えばアクリル系樹脂で構成されている。この接眼プリズム22は、平行平板の下端部を下端に近くなるほど薄くして楔状にし、その上端部を上端に近くなるほど厚くした形状で構成されている。また、接眼プリズム22は、その下端部に配置されるホログラム光学素子24を挟むように、偏向プリズム23と接着剤で接合されている。   The eyepiece prism 22 totally reflects the image light from the display element 14 and guides it to the observer's pupil through the hologram optical element 24, while allowing the external light to pass through and guide it to the observer's pupil. Along with the deflection prism 23, it is made of, for example, an acrylic resin. The eyepiece prism 22 is formed in a shape in which the lower end portion of the parallel plate is made thinner and wedged as it approaches the lower end, and the upper end portion thereof becomes thicker as it approaches the upper end. Further, the eyepiece prism 22 is bonded to the deflection prism 23 with an adhesive so as to sandwich the hologram optical element 24 disposed at the lower end thereof.

偏向プリズム23は、平面視で略U字型の平行平板で構成されており、接眼プリズム22の下端部および両側面部(左右の各端面)と貼り合わされたときに、接眼プリズム22と一体となって略平行平板となるものである。この偏向プリズム23を接眼プリズム22に接合することにより、観察者が接眼光学系21を介して観察する外界像に歪みが生じるのを防止することができる。   The deflection prism 23 is configured by a substantially U-shaped parallel plate in plan view, and is integrated with the eyepiece prism 22 when bonded to the lower end portion and both side surface portions (left and right end surfaces) of the eyepiece prism 22. It becomes a substantially parallel plate. By joining this deflecting prism 23 to the eyepiece prism 22, it is possible to prevent distortion in the external image observed by the observer via the eyepiece optical system 21.

つまり、例えば、接眼プリズム22に偏向プリズム23を接合させない場合、外光は接眼プリズム22の楔状の下端部を透過するときに屈折するので、接眼プリズム22を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、接眼プリズム22に偏向プリズム23を接合させて一体的な略平行平板を形成することで、外光が接眼プリズム22の楔状の下端部を透過するときの屈折を偏向プリズム23でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。   That is, for example, when the deflection prism 23 is not joined to the eyepiece prism 22, the external light is refracted when passing through the wedge-shaped lower end portion of the eyepiece prism 22, so that the external image observed through the eyepiece prism 22 is distorted. Arise. However, the deflection prism 23 is joined to the eyepiece prism 22 to form an integral substantially parallel plate, so that the deflection when the external light passes through the wedge-shaped lower end of the eyepiece prism 22 is canceled by the deflection prism 23. Can do. As a result, it is possible to prevent distortion in the external image observed through the see-through.

なお、接眼プリズム22および偏向プリズム23の各面(光入射面、光出射面)は、平面であってもよいし、球面であってもよい。接眼プリズム22および偏向プリズム23の各面を曲面とすれば、接眼光学系21に矯正眼鏡レンズとしての機能を持たせることもできる。   Each surface (light incident surface, light exit surface) of the eyepiece prism 22 and the deflection prism 23 may be a flat surface or a spherical surface. If each surface of the eyepiece prism 22 and the deflecting prism 23 is a curved surface, the eyepiece optical system 21 can have a function as a correction spectacle lens.

ホログラム光学素子24は、表示素子14から出射される映像光(3原色に対応した波長の光)を回折し、表示素子14にて表示される映像を拡大して観察者の瞳に虚像として導く体積位相型の反射型ホログラムであり、軸非対称な正の光学パワーを有している。つまり、ホログラム光学素子24は、正のパワーを持つ非球面凹面ミラーと同様の機能を持っている。これにより、装置を構成する各光学部材の配置の自由度を高めて装置を容易に小型化することができるとともに、良好に収差補正された映像を観察者に提供することができる。また、ホログラム光学素子24は、表示素子14からの映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナとして機能しており、観察者は、ホログラム光学素子24を介して、表示素子14から提供される映像と外界像とを同時に観察することができる。なお、本実施形態におけるホログラム光学素子24の作製方法については後述する。   The hologram optical element 24 diffracts image light (wavelength light corresponding to the three primary colors) emitted from the display element 14 and enlarges the image displayed on the display element 14 to guide it to the observer's pupil as a virtual image. It is a volume phase reflection hologram and has positive optical power that is axially asymmetric. That is, the hologram optical element 24 has the same function as an aspherical concave mirror having positive power. Thereby, the degree of freedom of arrangement of each optical member constituting the apparatus can be increased, and the apparatus can be easily reduced in size, and an image with good aberration correction can be provided to the observer. Further, the hologram optical element 24 functions as a combiner that simultaneously guides the image light from the display element 14 and external light to the observer's pupil, and the observer can connect the display element 14 via the hologram optical element 24. The provided image and the external image can be observed simultaneously. A method for producing the hologram optical element 24 in the present embodiment will be described later.

(2.映像表示装置の動作について)
次に、上記構成の映像表示装置1の動作について説明する。光源11から出射された光は、一方向拡散板12にて拡散され、集光レンズ13にて集光されて表示素子14に入射する。表示素子14に入射した光は、画像データに基づいて各画素ごとに変調され、カラーフィルタを介して映像光として出射される。つまり、表示素子14には、カラー映像が表示される。
(2. Operation of video display device)
Next, the operation of the video display device 1 having the above configuration will be described. The light emitted from the light source 11 is diffused by the unidirectional diffusion plate 12, condensed by the condenser lens 13, and enters the display element 14. The light incident on the display element 14 is modulated for each pixel based on the image data, and is emitted as video light through the color filter. That is, a color image is displayed on the display element 14.

表示素子14からの映像光は、接眼光学系21の接眼プリズム22の内部にその上端面から入射し、対向する2つの面で複数回全反射されて、ホログラム光学素子24に入射する。ホログラム光学素子24に入射した光は、そこで回折反射されて光学瞳Eに達する。光学瞳Eの位置では、観察者は、表示素子14に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。   The image light from the display element 14 enters the eyepiece prism 22 of the eyepiece optical system 21 from its upper end surface, is totally reflected a plurality of times by two opposing surfaces, and enters the hologram optical element 24. The light incident on the hologram optical element 24 is diffracted and reflected there and reaches the optical pupil E. At the position of the optical pupil E, the observer can observe an enlarged virtual image of the image displayed on the display element 14.

一方、接眼プリズム22および偏向プリズム23は、外光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像を観察することができる。したがって、表示素子14に表示された映像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。   On the other hand, the eyepiece prism 22 and the deflecting prism 23 transmit almost all the external light, so that the observer can observe the external image. Therefore, the virtual image of the image displayed on the display element 14 is observed while being overlapped with a part of the external image.

以上のように、映像表示装置1では、表示素子14から出射される映像光を、接眼プリズム22内での全反射によってホログラム光学素子24に導く構成としているので、通常の眼鏡レンズと同様に、接眼プリズム22および偏向プリズム23の厚さを3mm程度にすることができ、映像表示装置1を小型化、軽量化することができる。また、表示素子14からの映像光を内部で全反射させる接眼プリズム22を用いることにより、高い外光の透過率を確保して、明るい外界像を観察者に提供することができる。   As described above, in the video display device 1, since the video light emitted from the display element 14 is guided to the hologram optical element 24 by total reflection in the eyepiece prism 22, as in the case of a normal spectacle lens, The thickness of the eyepiece prism 22 and the deflection prism 23 can be about 3 mm, and the video display device 1 can be reduced in size and weight. Further, by using the eyepiece prism 22 that totally reflects the image light from the display element 14, a high external light transmittance can be secured and a bright external image can be provided to the observer.

(3.光軸調整について)
本実施形態においても、実施の形態1と同様に、光軸調整手段15は、接眼光学系21に対して表示素子14の位置を光軸と交差する方向に調整することにより、表示素子14に表示される映像と接眼光学系21との相対的な位置関係を変更する。このため、光軸調整手段15は、表示素子14を保持する保持部15aを有している。この保持部15aは、表示素子14を保持したまま、光軸と交差する方向(ここでは表示素子14の表示面(XY平面)と略平行方向)にスライド可能となっている。
(3. Optical axis adjustment)
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the optical axis adjusting unit 15 adjusts the position of the display element 14 with respect to the eyepiece optical system 21 in the direction intersecting the optical axis, thereby changing the display element 14 to the display element 14. The relative positional relationship between the displayed image and the eyepiece optical system 21 is changed. For this reason, the optical axis adjusting means 15 has a holding portion 15 a that holds the display element 14. The holding portion 15a is slidable in a direction intersecting the optical axis (here, substantially parallel to the display surface (XY plane) of the display element 14) while holding the display element 14.

また、本実施形態においても、実施の形態1と同様に、光源11は、集光レンズ13と接眼光学系21とにより、光学瞳Eと略共役となるように配置されている。したがって、保持部15aを上記方向に例えばΔyだけスライドさせて表示素子14の位置を調整し、保持部15aを筐体10に固定することにより、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができる。その結果、実施の形態1と同様に、光軸調整による映像輝度の低下や画質低下を回避することができる。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the light source 11 is disposed so as to be substantially conjugate with the optical pupil E by the condenser lens 13 and the eyepiece optical system 21. Therefore, the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21 is changed by adjusting the position of the display element 14 by sliding the holding unit 15a in the above direction, for example, Δy, and fixing the holding unit 15a to the housing 10. The optical axis can be adjusted without any problems. As a result, as in the first embodiment, it is possible to avoid a decrease in image luminance and a decrease in image quality due to optical axis adjustment.

特に、本実施形態では、一方向拡散板12が用いられており、光源11の放射特性および一方向拡散板12の拡散特性の両者を考慮して、光軸調整前の光学瞳Eの位置にて光強度が高くなるように光学設計されている。ここで、図11は、光源11を構成するRGBのLEDの放射特性(放射角と光度との関係)を示すグラフであり、図12は、一方向拡散板12の拡散特性(射出角と光強度との関係)を示すグラフである。また、図13は、光軸調整前の光学瞳Eの位置でのある波長(例えばR光)の光強度の分布(輝度分布)を示す説明図である。   In particular, in the present embodiment, the unidirectional diffuser 12 is used, and in consideration of both the radiation characteristics of the light source 11 and the diffusive characteristics of the unidirectional diffuser 12, the optical pupil E before the optical axis adjustment is positioned. The optical design is such that the light intensity is high. Here, FIG. 11 is a graph showing the radiation characteristics (relationship between radiation angle and luminous intensity) of the RGB LEDs constituting the light source 11, and FIG. 12 shows the diffusion characteristics (emission angle and light) of the unidirectional diffusion plate 12. It is a graph which shows a relationship with an intensity | strength. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the light intensity distribution (luminance distribution) of a certain wavelength (for example, R light) at the position of the optical pupil E before the optical axis adjustment.

このように、光源11の放射特性や一方向拡散板12の拡散特性を考慮して、光軸調整前の光学瞳Eの位置にて光強度が高くなるように映像表示装置1が設計されている場合でも、光軸調整手段15は、接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うことができるので、光強度が高くなるように設定された光学瞳Eの位置でのその光強度を光軸調整後も実現することができる。したがって、光軸調整による、光学瞳Eの位置での観察映像の輝度低下を回避することができる。   In this way, the image display device 1 is designed so that the light intensity becomes high at the position of the optical pupil E before the optical axis adjustment in consideration of the radiation characteristics of the light source 11 and the diffusion characteristics of the unidirectional diffusion plate 12. Even in this case, the optical axis adjustment means 15 can perform the optical axis adjustment without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21, so that the optical pupil E set so that the light intensity is increased. The light intensity at the position can be realized even after adjusting the optical axis. Therefore, it is possible to avoid a decrease in luminance of the observation image at the position of the optical pupil E due to the optical axis adjustment.

(4.ホログラム光学素子の作製方法について)
次に、本実施形態のホログラム光学素子24の作製方法について、簡単に説明すれば以下の通りである。図14は、ホログラム光学素子24の作製に用いられる光学系の概略の構成を示す断面図である。
(4. Method for manufacturing hologram optical element)
Next, a method for manufacturing the hologram optical element 24 of the present embodiment will be briefly described as follows. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical system used for manufacturing the hologram optical element 24.

まず、接眼プリズム22における偏向プリズム23との貼り合わせ面にホログラム感光材料24aを塗布する。なお、ここでは、ホログラム感光材料24aは、作製時に用いる2光束の照射範囲よりも広い範囲にわたって接眼プリズム22上に塗布されているものとする。そして、ホログラム感光材料24aが塗布された接眼プリズム22を、図14に示す光学系の所定の位置に配置する。   First, the hologram photosensitive material 24a is applied to the surface of the eyepiece prism 22 to which the deflection prism 23 is bonded. Here, it is assumed that the hologram photosensitive material 24a is applied on the eyepiece prism 22 over a wider range than the irradiation range of the two light beams used in production. Then, the eyepiece prism 22 coated with the hologram photosensitive material 24a is arranged at a predetermined position of the optical system shown in FIG.

上記光学系においては、図示しない光源からのレーザー光は、2つの光束に分岐され、それぞれ、RGBの3色を発光する点光源31・41に変換されている。点光源31からの出射光(作製2光束のうちの一方)は、絞り32を介してホログラム感光材料24aにその裏面側(接眼プリズム22側)から照射される。なお、ホログラム感光材料24aに対する上記出射光の照射範囲は、作製されたホログラム光学素子24の再生時に照射される光のうちで光学的に性能の良好な中心光束のみを回折させる範囲である。   In the optical system, laser light from a light source (not shown) is split into two light beams and converted into point light sources 31 and 41 that emit three colors of RGB, respectively. Light emitted from the point light source 31 (one of the two produced light beams) is irradiated to the hologram photosensitive material 24a from the back side (the eyepiece prism 22 side) through the diaphragm 32. In addition, the irradiation range of the emitted light with respect to the hologram photosensitive material 24a is a range in which only the central light beam having good optical performance is diffracted among the light irradiated at the time of reproducing the produced hologram optical element 24.

一方、点光源41からの出射光は、製造光学系42、絞り43および反射ミラー44を順に介してホログラム感光材料24aにその表面側(接眼プリズム22とは反対側)から照射される。上記出射光が製造光学系42を介してホログラム感光材料24aに照射されることで、形成するホログラム光学素子24に軸非対称な正のパワーを持たせることができる。なお、ホログラム感光材料24aに対する上記出射光の照射範囲は、作製されたホログラム光学素子24の再生時に照射される光のうちで光学的に性能の良好な中心光束のみを回折させる範囲である。   On the other hand, light emitted from the point light source 41 is irradiated from the surface side (opposite side to the eyepiece prism 22) onto the hologram photosensitive material 24a through the manufacturing optical system 42, the stop 43, and the reflection mirror 44 in this order. By irradiating the hologram light-sensitive material 24a with the emitted light through the manufacturing optical system 42, the hologram optical element 24 to be formed can have an axially asymmetric positive power. In addition, the irradiation range of the emitted light with respect to the hologram photosensitive material 24a is a range in which only the central light beam having good optical performance is diffracted among the light irradiated at the time of reproducing the produced hologram optical element 24.

これら2光束の照射により、ホログラム感光材料24aにおける2光束の照射範囲の重畳部分に干渉縞が記録され、ホログラム光学素子24が作製される。その後、ベイク処理および定着処理を行い、ホログラム光学素子24が形成された接眼プリズム22と、偏向プリズム23(図9参照)とを貼り合わせることで、接眼光学系21が完成する。   By irradiation with these two light beams, interference fringes are recorded in the overlapping portion of the irradiation range of the two light beams on the hologram photosensitive material 24a, and the hologram optical element 24 is manufactured. Thereafter, baking processing and fixing processing are performed, and the eyepiece prism 22 on which the hologram optical element 24 is formed and the deflection prism 23 (see FIG. 9) are bonded together to complete the eyepiece optical system 21.

上記の光学系においては、絞り32・43によって点光源31・41の開口数(出射光の光束径)が制限されるので、ホログラム感光材料24a上で作製2光束を同じ大きさにすることができ、ホログラム光学素子24の再生時に照射される光のうちで光学的に性能の良好な中心光束が照射される範囲にだけホログラム光学素子24を作製することができる。また、作製2光束が互いに同じ範囲で干渉するので、一方のレーザー光だけでの干渉が発生しにくく、不要な干渉縞がホログラム感光材料24aに記録されない。したがって、フレアやゴーストの発生しにくい光学的に性能が良好なホログラム光学素子24を作製することができ、高画質な映像を観察者に提供することができる。   In the optical system described above, the apertures 32 and 43 limit the numerical aperture of the point light sources 31 and 41 (the diameter of the emitted light beam), so that the two light beams produced on the hologram photosensitive material 24a can have the same size. In addition, the hologram optical element 24 can be produced only in a range in which the central light beam having a good optical performance is irradiated among the light irradiated when reproducing the hologram optical element 24. Further, since the two produced light beams interfere with each other in the same range, interference with only one laser beam hardly occurs, and unnecessary interference fringes are not recorded on the hologram photosensitive material 24a. Therefore, the hologram optical element 24 having optically good performance that hardly generates flare and ghost can be produced, and a high-quality image can be provided to the observer.

さらに、作製時に用いられる2光束は、対応する点光源31・41から出射される光の発散角を絞り32・43で制限することによって形成されているので、接眼プリズム22上でのホログラム光学素子24の大きさを低コストで容易にかつ確実に制御することができる。   Further, since the two light beams used at the time of manufacture are formed by restricting the divergence angle of the light emitted from the corresponding point light sources 31 and 41 with the diaphragms 32 and 43, the hologram optical element on the eyepiece prism 22 is formed. The size of 24 can be easily and reliably controlled at low cost.

また、点光源31は、光学瞳Eの近傍に配置される。このようにホログラム光学素子24の作製時の点光源31の位置と光学瞳Eの位置とを略一致させることにより、映像表示色を画面の位置によらず同じにすることができる。また、再生時にホログラム光学素子24にて回折されて光学瞳Eに到達する光の波長は、その光学瞳Eの位置によって異なる。しかし、本実施形態では、光軸調整手段15が接眼光学系21に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うので、光軸調整によって光学瞳Eに到達する光の波長が変化することはなく、色再現性を良好に保つことができる。   The point light source 31 is disposed in the vicinity of the optical pupil E. As described above, by substantially matching the position of the point light source 31 and the position of the optical pupil E when the hologram optical element 24 is manufactured, the video display color can be made the same regardless of the position of the screen. Further, the wavelength of light that is diffracted by the hologram optical element 24 and reaches the optical pupil E during reproduction differs depending on the position of the optical pupil E. However, in the present embodiment, the optical axis adjustment unit 15 performs the optical axis adjustment without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 21, so that the wavelength of light reaching the optical pupil E changes due to the optical axis adjustment. Therefore, the color reproducibility can be kept good.

なお、逆に、光学瞳Eの位置を調整すれば、光学瞳Eに到達する光の波長を調整することができることになるが、この点については後述する。   Conversely, if the position of the optical pupil E is adjusted, the wavelength of light reaching the optical pupil E can be adjusted. This will be described later.

(5.色再現領域を広げることができる効果について)
本実施形態では、光源11およびホログラム光学素子24の特性を適切に設定することにより、映像表示装置1の表示映像(虚像)の色再現領域を広げることができる。以下、この点について説明する。
(5. Effects that can expand the color reproduction range)
In the present embodiment, the color reproduction region of the display image (virtual image) of the image display device 1 can be expanded by appropriately setting the characteristics of the light source 11 and the hologram optical element 24. Hereinafter, this point will be described.

図15は、光源11の分光強度特性、すなわち、出射光の波長と光強度との関係を示す説明図である。光源11は、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で462±12nm、525±17nm、635±11nmとなる3つの波長帯域の光を発するRGB一体型のLED(例えば日亜化学製)である。ここで、光強度のピーク波長とは、光強度がピークとなるときの波長のことであり、光強度半値の波長幅とは、光強度が光強度ピークの半値となるときの波長幅のことである。なお、図15の光強度は、B光の最大光強度を100としたときの相対値で示している。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing the spectral intensity characteristics of the light source 11, that is, the relationship between the wavelength of the emitted light and the light intensity. The light source 11 is, for example, an RGB integrated LED (for example, Nichia Chemical) that emits light in three wavelength bands of 462 ± 12 nm, 525 ± 17 nm, and 635 ± 11 nm with a peak wavelength of light intensity and a wavelength width of half value of light intensity. Made). Here, the peak wavelength of light intensity is the wavelength at which the light intensity reaches a peak, and the wavelength width at half value of the light intensity is the wavelength width at which the light intensity is at half value of the light intensity peak. It is. The light intensity in FIG. 15 is shown as a relative value when the maximum light intensity of B light is 100.

つまり、本実施形態では、光源11におけるBGRの光強度のピーク波長をそれぞれλ1B、λ1G、λ1Rとすると、λ1B=462nmであり、λ1G=525nmであり、λ1R=635nmである。また、光源11におけるBGRの光強度半値の波長幅をそれぞれΔλ1B、Δλ1G、Δλ1Rとすると、Δλ1B=24nmであり、Δλ1G=34nmであり、Δλ1R=22nmである。 That is, in this embodiment, when the peak wavelengths of the BGR light intensity in the light source 11 are λ1 B , λ1 G , and λ1 R , respectively, λ1 B = 462 nm, λ1 G = 525 nm, and λ1 R = 635 nm. . Further, assuming that the wavelength widths of the BGR light intensity at the light source 11 are Δλ1 B , Δλ1 G , and Δλ1 R , respectively, Δλ1 B = 24 nm, Δλ1 G = 34 nm, and Δλ1 R = 22 nm.

光源11のRGBの光強度は、ホログラム光学素子24の回折効率や、表示素子14の光透過率を考慮して調整され、これによって白色表示を行うことが可能となる。   The RGB light intensity of the light source 11 is adjusted in consideration of the diffraction efficiency of the hologram optical element 24 and the light transmittance of the display element 14, thereby enabling white display.

このように、光源11は、光強度がピークとなる波長が複数存在する光を出射するので、光源11からの光を表示素子14にて変調し、接眼光学系21を介して観察者の瞳に導くことにより、観察者はカラー映像を観察することができる。   In this way, the light source 11 emits light having a plurality of wavelengths at which the light intensity reaches a peak. Therefore, the light from the light source 11 is modulated by the display element 14, and the observer's pupil is obtained via the eyepiece optical system 21. Thus, the observer can observe a color image.

一方、図16は、ホログラム光学素子24における回折効率の波長依存性を示す説明図である。同図に示すように、ホログラム光学素子24は、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で465±5nm(B光)、521±5nm(G光)、634±5nm(R光)の3つの波長域の光を回折(反射)させるように作製されている。ここで、回折効率のピーク波長とは、回折効率がピークとなるときの波長のことであり、回折効率半値の波長幅とは、回折効率が回折効率ピークの半値となるときの波長幅のことである。なお、図16の回折効率は、B光の最大回折効率を100としたときの相対値で示している。   On the other hand, FIG. 16 is an explanatory diagram showing the wavelength dependence of the diffraction efficiency in the hologram optical element 24. As shown in the figure, the hologram optical element 24 has, for example, 465 ± 5 nm (B light), 521 ± 5 nm (G light), and 634 ± 5 nm (R light) at the peak wavelength of diffraction efficiency and the half width of the diffraction efficiency. ) Is diffracted (reflected) in the three wavelength regions. Here, the peak wavelength of diffraction efficiency is the wavelength at which the diffraction efficiency reaches a peak, and the wavelength width at half maximum of the diffraction efficiency is the wavelength width at which the diffraction efficiency is at half the peak of the diffraction efficiency. It is. The diffraction efficiency in FIG. 16 is shown as a relative value when the maximum diffraction efficiency of B light is 100.

すなわち、本実施形態のホログラム光学素子24では、B光の回折効率のピーク波長λ2Bは465nmであり、G光の回折効率のピーク波長λ2Gは521nmであり、R光の回折効率のピーク波長λ2Rは634nmである。また、ホログラム光学素子24では、B光の回折効率半値の波長幅Δλ2Bは10nmであり、G光の回折効率半値の波長幅Δλ2Gは10nmであり、R光の回折効率半値の波長幅Δλ2Rは10nmである。 That is, in the hologram optical element 24 of the present embodiment, the peak wavelength λ2 B of the diffraction efficiency of B light is 465 nm, the peak wavelength λ2 G of the diffraction efficiency of G light is 521 nm, and the peak wavelength of the diffraction efficiency of R light is 521 nm. λ2 R is 634 nm. Further, in the hologram optical element 24, the wavelength width Δλ2 B of the half diffraction efficiency of B light is 10 nm, the wavelength width Δλ2 G of the half diffraction efficiency of G light is 10 nm, and the wavelength width Δλ2 of the half diffraction efficiency of R light. R is 10 nm.

ホログラム光学素子24は、特定入射角の特定波長の光のみを回折するように作製されているので、外光の透過にはほとんど影響しない。したがって、観察者は、接眼プリズム22、ホログラム光学素子24および偏向プリズム23を介して外界像を通常通り見ることができる。また、ホログラム光学素子24の回折効率ピークの半値波長幅Δλ2が10nmと狭いので、観察者は明るい映像を観察することができ、かつ、外界光の透過率が高くなるので、明るい外界像を観察することができる。このような効果は、RGBの各色について、Δλ2が5nm以上10nm以下であれば得ることができる。   Since the hologram optical element 24 is fabricated so as to diffract only light having a specific wavelength at a specific incident angle, it hardly affects the transmission of external light. Therefore, the observer can see the external image as usual through the eyepiece prism 22, the hologram optical element 24 and the deflection prism 23. In addition, since the half-value wavelength width Δλ2 of the diffraction efficiency peak of the hologram optical element 24 is as narrow as 10 nm, the observer can observe a bright image and the transmittance of external light is high, so that a bright external image is observed. can do. Such an effect can be obtained if Δλ2 is 5 nm or more and 10 nm or less for each of RGB colors.

本実施形態では、光源11におけるBGRの光強度半値の波長幅Δλ1(Δλ1B、Δλ1G、Δλ1R)は、20nm以上と広いので、ホログラム光学素子24におけるBGRの各色についての回折効率半値の波長幅Δλ2(Δλ2B、Δλ2G、Δλ2R)を20nm未満とする(Δλ1>Δλ2とする)ことにより、BGRの各色純度を高めることができ、観察映像の色再現領域を広げることができる。 In this embodiment, the wavelength width Δλ1 (Δλ1 B , Δλ1 G , Δλ1 R ) of the light intensity half value of BGR in the light source 11 is as wide as 20 nm or more, so that the wavelength of the diffraction efficiency half value for each color of BGR in the hologram optical element 24 By making the width Δλ2 (Δλ2 B , Δλ2 G , Δλ2 R ) less than 20 nm (Δλ1> Δλ2), the color purity of BGR can be increased, and the color reproduction region of the observation image can be expanded.

ここで、図17は、XYZ表色系におけるXY色度座標を用いて表される虚像の色再現領域を示している。同図中、実線A1は、本実施形態の映像表示装置1、すなわち、カラーフィルタを有する表示素子14と、ホログラム光学素子24と、RGB一体型の3-in-1LEDで構成される光源11とを有する映像表示装置における色再現領域を示している。また、一点鎖線A2は、カラーフィルタを有する表示素子14と、ホログラム光学素子24と、白色光源(白色LED)とを有する映像表示装置における色再現領域を示している。なお、上記映像表示装置は、後述する実施の形態4の映像表示装置でもある。   Here, FIG. 17 shows a color reproduction region of a virtual image represented using XY chromaticity coordinates in the XYZ color system. In the figure, a solid line A1 indicates the image display device 1 of the present embodiment, that is, the display element 14 having a color filter, the hologram optical element 24, and the light source 11 composed of RGB-integrated 3-in-1 LEDs. 2 shows a color reproduction region in a video display device having An alternate long and short dash line A2 indicates a color reproduction region in an image display apparatus having a display element 14 having a color filter, a hologram optical element 24, and a white light source (white LED). The video display device is also a video display device according to a fourth embodiment described later.

一方、破線A3は、カラーフィルタを有する表示素子14と、ホログラム光学素子24を用いない接眼光学系と、RGB一体型の3-in-1LEDで構成される光源11とを有する映像表示装置における色再現領域を示している。また、二点鎖線A4は、カラーフィルタを有する表示素子14と、ホログラム光学素子24を用いない接眼光学系と、白色光源(白色LED)とを有する映像表示装置における色再現領域を示している。なお、ホログラム光学素子24を用いない接眼光学系としては、例えば自由曲面プリズムがある。   On the other hand, a broken line A3 indicates a color in an image display device having a display element 14 having a color filter, an eyepiece optical system that does not use the hologram optical element 24, and a light source 11 composed of RGB-integrated 3-in-1 LEDs. The reproduction area is shown. An alternate long and two short dashes line A4 indicates a color reproduction region in a video display device having a display element 14 having a color filter, an eyepiece optical system not using the hologram optical element 24, and a white light source (white LED). An example of an eyepiece optical system that does not use the hologram optical element 24 is a free-form surface prism.

同図より、色再現領域は、破線A3や二点鎖線A4に比べて、実線A1および一点鎖線A2のほうが広い。このことから、回折効率半値の波長幅Δλ2が10mm程度のホログラム光学素子24を用いることにより、色純度を高くして、色再現領域を広げることができると言える。特に、実線A1で示すように、光源11としてRGB一体型のものを用いることで、光源11を白色光源で構成する場合よりも色再現領域を広げることができる。   From the figure, the color reproduction region is wider in the solid line A1 and the alternate long and short dash line A2 than in the broken line A3 and the two-dot chain line A4. From this, it can be said that by using the hologram optical element 24 whose diffraction efficiency half-value wavelength width Δλ2 is about 10 mm, the color purity can be increased and the color reproduction region can be expanded. In particular, as shown by the solid line A1, by using an RGB integrated type as the light source 11, the color reproduction region can be expanded as compared with the case where the light source 11 is configured with a white light source.

(6.色ムラの低減効果について)
ところで、本実施形態では、光学瞳Eは、上述したように、強度半値でX方向に6mm、Y方向に2mmの大きさとなるように設定されている。つまり、光学瞳Eは、Y方向、すなわち、ホログラム光学素子24への光軸の入射面(YZ平面)に平行な方向よりも、X方向、すなわち、上記入射面に垂直な方向に大きい。このように光学瞳Eの大きさを設定することにより、ホログラム光学素子24の波長特性(波長選択性)の影響をあまり受けずに、観察者は色ムラの少ない高画質の映像を観察することができる。その理由は以下の通りである。
(6. Effect of reducing color unevenness)
By the way, in this embodiment, as described above, the optical pupil E is set to have a half intensity value of 6 mm in the X direction and 2 mm in the Y direction. That is, the optical pupil E is larger in the X direction, that is, the direction perpendicular to the incident surface than in the Y direction, that is, the direction parallel to the incident surface (YZ plane) of the optical axis to the hologram optical element 24. By setting the size of the optical pupil E in this way, the observer can observe a high-quality image with little color unevenness without being greatly affected by the wavelength characteristics (wavelength selectivity) of the hologram optical element 24. Can do. The reason is as follows.

まず、ホログラム光学素子24における入射角と波長選択性との関係について説明する。0度より大きい入射角を持つ光を回折させる干渉縞を持つホログラム光学素子24では、入射面に平行な方向よりも入射面に垂直な方向において、波長選択性が小さい(入射角のずれによる回折波長のずれが小さい)。言い換えると、入射面に平行な方向よりも入射面に垂直な方向のほうが、干渉縞への入射角のずれに対する角度選択性が低い。これは、ホログラム光学素子24の干渉縞に光が入射角を有して入射する場合、入射面(YZ平面)内での入射角の角度ずれは、そのまま入射角の角度ずれとなるため、回折波長に対する影響が大きいが、入射面に垂直な方向の角度ずれは、入射角のずれとしては小さく、回折波長に対する影響は小さいからである。   First, the relationship between the incident angle and the wavelength selectivity in the hologram optical element 24 will be described. In the hologram optical element 24 having interference fringes that diffract light having an incident angle greater than 0 degrees, the wavelength selectivity is smaller in the direction perpendicular to the incident surface than in the direction parallel to the incident surface (diffraction due to deviation of the incident angle). The wavelength shift is small. In other words, the angle selectivity with respect to the shift of the incident angle to the interference fringes is lower in the direction perpendicular to the incident surface than in the direction parallel to the incident surface. This is because, when light is incident on the interference fringes of the hologram optical element 24 with an incident angle, the angle deviation of the incident angle in the incident surface (YZ plane) becomes the angle deviation of the incident angle as it is. Although the influence on the wavelength is large, the angle shift in the direction perpendicular to the incident surface is small as the shift of the incident angle, and the influence on the diffraction wavelength is small.

したがって、ホログラム光学素子24の干渉縞に所定の入射角からずれた角度の光が入射すると、同じ角度ずれでも、入射面に平行な方向での角度ずれのほうが、入射面に垂直な方向の角度ずれよりも、大きく回折波長がずれる(すなわち、入射面に平行な方向は、波長選択性が大きい)。   Therefore, when light having an angle shifted from the predetermined incident angle is incident on the interference fringes of the hologram optical element 24, the angle shift in the direction parallel to the incident surface is the angle in the direction perpendicular to the incident surface even with the same angle shift. The diffraction wavelength is greatly shifted from the shift (that is, the direction parallel to the incident surface has a high wavelength selectivity).

ここで、図18は、本実施形態において、光学瞳Eにおける瞳位置と主たる回折波長(例えばR光)との関係を示す説明図である。同図中、破線B1は、光学瞳EのX方向における回折波長の変化を示しており、実線B2は、光学瞳EのY方向の瞳における回折波長の変化を示している。このように、回折波長の変化は、入射面に平行なY方向のほうが、入射面に垂直なX方向よりも大きい。   Here, FIG. 18 is an explanatory diagram showing the relationship between the pupil position in the optical pupil E and the main diffraction wavelength (for example, R light) in the present embodiment. In the figure, a broken line B1 indicates a change in the diffraction wavelength of the optical pupil E in the X direction, and a solid line B2 indicates a change in the diffraction wavelength of the optical pupil E in the Y direction pupil. As described above, the change in the diffraction wavelength is larger in the Y direction parallel to the incident surface than in the X direction perpendicular to the incident surface.

したがって、回折波長の変化が大きいY方向に光学瞳Eを小さく形成することにより、回折波長の変化の範囲が狭くなるので、光学瞳E上での色ムラを低減することができる。また、入射面に垂直な方向に光学瞳Eを大きく形成しても、色純度の高い映像を観察者に提供することができる。   Therefore, by forming the optical pupil E small in the Y direction where the change in the diffraction wavelength is large, the range of change in the diffraction wavelength is narrowed, so that color unevenness on the optical pupil E can be reduced. Moreover, even if the optical pupil E is formed large in the direction perpendicular to the incident surface, an image with high color purity can be provided to the observer.

なお、光軸入射面外の光は入射面が光軸入射面と若干平行ではないが、前述の通り、入射面に垂直な方向の角度ずれは回折波長に対する影響が小さいので、光軸入射面を基準にしても色ムラが大きくなることはない。   In addition, although the incident surface of the light outside the optical axis incident surface is not slightly parallel to the optical axis incident surface, as described above, since the angle shift in the direction perpendicular to the incident surface has little influence on the diffraction wavelength, the optical axis incident surface The color unevenness does not increase even if the standard is used.

また、光源11は、光軸入射面に垂直なX方向では、一方向拡散板12により拡散されるので、光学瞳Eとは共役ではないが、光軸入射面に平行なY方向においては、光学瞳Eと略共役である。これにより、光源11の光利用効率を高くするとともに、色再現性の高い映像を提供することができる。   Further, since the light source 11 is diffused by the unidirectional diffusion plate 12 in the X direction perpendicular to the optical axis incident surface, it is not conjugate with the optical pupil E, but in the Y direction parallel to the optical axis incident surface, It is substantially conjugate with the optical pupil E. Thereby, it is possible to increase the light use efficiency of the light source 11 and provide an image with high color reproducibility.

また、上述したように、光源11の3つの発光部11R・11G・11Bは、一方向拡散板12による拡散の大きい方向であるX方向に並んでいるが、このことは取りも直さず、3つの発光部11R・11G・11Bが光軸の入射面に対して垂直な方向に並んで配置されていることを意味する。入射面に対して垂直な方向は、ホログラム光学素子24における波長選択性が小さい方向であるので、3つの発光部11R・11G・11BをX方向に配置することで、光学瞳Eを拡大できる方向に色を混ぜることができ、RGBの3色を発光する光源11を用いた場合でも、色ムラの少ない高画質の映像を観察者に提供することができる。   Further, as described above, the three light emitting portions 11R, 11G, and 11B of the light source 11 are arranged in the X direction, which is a direction in which the unidirectional diffusion plate 12 has a large diffusion. It means that the two light emitting portions 11R, 11G, and 11B are arranged in a direction perpendicular to the incident surface of the optical axis. The direction perpendicular to the incident surface is a direction in which the wavelength selectivity in the hologram optical element 24 is small, so that the optical pupil E can be enlarged by arranging the three light emitting units 11R, 11G, and 11B in the X direction. Even when the light source 11 that emits three colors of RGB is used, a high-quality image with little color unevenness can be provided to the observer.

また、入射面に平行な方向では、ホログラム光学素子24の波長選択性が高いので、入射面に平行な方向では、光学瞳Eの位置ズレで色再現領域の変化が大きい。しかし、本実施形態では、光軸調整を行っても光学瞳Eの位置が変更されないので、光軸調整による色再現領域の変化はない。つまり、光軸調整による色再現領域の変化がないという効果は、入射面に垂直な方向よりも入射面に平行な方向(波長選択性の高い方向)で大きい。   Further, since the wavelength selectivity of the hologram optical element 24 is high in the direction parallel to the incident surface, the color reproduction region changes greatly due to the positional deviation of the optical pupil E in the direction parallel to the incident surface. However, in this embodiment, even if the optical axis adjustment is performed, the position of the optical pupil E is not changed, so there is no change in the color reproduction region due to the optical axis adjustment. That is, the effect that there is no change in the color reproduction region due to the optical axis adjustment is greater in the direction parallel to the incident surface (the direction with high wavelength selectivity) than in the direction perpendicular to the incident surface.

(7.光源位置の調整による瞳位置の調整について)
次に、光源11の位置の調整による光学瞳Eの位置の調整について説明する。
図19は、本実施形態の映像表示装置1の他の構成例を示すとともに、各映像表示装置1R・1Lにおいて、表示素子14の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。また、図20は、上記構成の映像表示装置1R・1Lの光源11から出射される光の光路を展開して示す説明図である。
(7. Adjustment of pupil position by adjusting light source position)
Next, adjustment of the position of the optical pupil E by adjusting the position of the light source 11 will be described.
FIG. 19 shows another configuration example of the video display device 1 of the present embodiment, and develops and shows an optical path of light emitted from the center of the display area of the display element 14 in each of the video display devices 1R and 1L. It is explanatory drawing. FIG. 20 is an explanatory diagram showing a developed optical path of light emitted from the light source 11 of the video display device 1R / 1L having the above-described configuration.

映像表示装置1R・1Lは、光源位置調整機構16をさらに有している。この光源位置調整機構16は、光源11の位置を(光軸と交差する方向に)調整することによって光学瞳Eの位置を変更するものであり、光源11を保持する保持部16aを有している。この保持部16aは、光源11を保持したまま、光軸と交差する方向にスライド可能となっている。したがって、保持部16aを上記方向にスライドさせて、光源11の位置を調整し、所定の位置で筐体10(図9参照)に固定することにより、図19および図20に示すように、左右一対の光軸のなす角度を変更せずに、光学瞳Eの位置を光軸と交差する方向に調整することが可能となる。   The video display devices 1R and 1L further include a light source position adjusting mechanism 16. The light source position adjusting mechanism 16 changes the position of the optical pupil E by adjusting the position of the light source 11 (in a direction intersecting the optical axis), and has a holding portion 16 a that holds the light source 11. Yes. The holding portion 16a is slidable in a direction intersecting the optical axis while holding the light source 11. Therefore, by sliding the holding portion 16a in the above-mentioned direction, adjusting the position of the light source 11, and fixing the light source 11 to the casing 10 (see FIG. 9) at a predetermined position, as shown in FIGS. It is possible to adjust the position of the optical pupil E in a direction intersecting the optical axis without changing the angle formed by the pair of optical axes.

このように、光源位置調整機構16によって、光軸調整手段15による光軸調整とは無関係に(左右一対の光軸のなす角度を変更せずに)光学瞳Eの位置を変更することができるので、例えば光源11やホログラム光学素子24の製造誤差、装置のメカ誤差(設計誤差)に起因して、所望の波長の光が到達する位置以外の位置に光学瞳Eが形成されている場合でも、左右一対の光軸の位置関係を崩さずに(一対の光軸のなす角度を一定に保ったまま)、所望の波長の光が到達する位置に光学瞳Eを位置させることができる。したがって、製造誤差等に起因して光学瞳Eの位置がずれている場合でも、光源11の位置調整による瞳位置の移動により、所望の色の映像を観察者に確実に観察させることができる。   In this way, the position of the optical pupil E can be changed by the light source position adjusting mechanism 16 regardless of the optical axis adjustment by the optical axis adjusting means 15 (without changing the angle formed by the pair of left and right optical axes). Therefore, even when the optical pupil E is formed at a position other than the position where light of a desired wavelength arrives due to, for example, a manufacturing error of the light source 11 or the hologram optical element 24 or a mechanical error (design error) of the apparatus. The optical pupil E can be positioned at a position where light of a desired wavelength reaches without breaking the positional relationship between the pair of left and right optical axes (while keeping the angle formed by the pair of optical axes constant). Therefore, even when the position of the optical pupil E is deviated due to a manufacturing error or the like, the observer can surely observe a video of a desired color by moving the pupil position by adjusting the position of the light source 11.

特に、光源11の位置調整と光軸調整とが互いに影響しあうことがないので、瞳位置の調整が容易であり、また、光学部材の精度や装置の設計精度もあまり高く要求しなくて済むので、低コストで映像表示装置1を実現することができる。   In particular, since the position adjustment of the light source 11 and the optical axis adjustment do not affect each other, it is easy to adjust the pupil position, and the accuracy of the optical member and the design accuracy of the apparatus need not be so high. Therefore, the video display device 1 can be realized at low cost.

また、上述のように、光軸入射面に平行な方向では、ホログラム光学素子24の波長選択性が高いので、上記方向における光学瞳Eの位置の変更により、光学瞳Eに導かれる映像光の波長を容易に変更することができ、色再現性の高い映像を観察者に提供することができる。なお、光軸入射面に垂直な方向においても、ホログラム光学素子24の波長選択性はあるが、大きくないので、光学瞳Eの位置の変更による波長の変化は少ない。   Further, as described above, since the wavelength selectivity of the hologram optical element 24 is high in the direction parallel to the optical axis incident surface, the change of the position of the optical pupil E in the above direction changes the image light guided to the optical pupil E. The wavelength can be easily changed, and an image with high color reproducibility can be provided to the observer. Even in the direction perpendicular to the optical axis incident surface, the wavelength selectivity of the hologram optical element 24 is not large, but the wavelength change due to the change of the position of the optical pupil E is small.

また、ホログラム光学素子24は、特定の入射角で入射する特定波長の光を回折させるので、光源11の位置を調整することによって、ホログラム光学素子24に入射する光の入射角と波長とを最適に調整して明るい映像を提供することができる。   Further, since the hologram optical element 24 diffracts light having a specific wavelength incident at a specific incident angle, the incident angle and wavelength of light incident on the hologram optical element 24 are optimized by adjusting the position of the light source 11. Can be adjusted to provide a bright image.

なお、ここでは、光源位置調整機構16によって光源11のみを光軸と交差する方向に移動させ、光学瞳Eの位置を調整する構成としているが、集光レンズ13を光軸と交差する方向に移動させて、光学瞳Eの位置を調整する構成としてもよい。ただし、この場合、表示素子14の表示範囲に対して集光レンズ13が移動するため、集光レンズ13を少し大きく設定する必要がある。   Here, the light source position adjustment mechanism 16 moves only the light source 11 in the direction intersecting the optical axis to adjust the position of the optical pupil E. However, the condenser lens 13 is moved in the direction intersecting the optical axis. It is good also as a structure which adjusts the position of the optical pupil E by moving. However, in this case, since the condenser lens 13 moves with respect to the display range of the display element 14, the condenser lens 13 needs to be set slightly larger.

〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態1または2と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings. In addition, the same member number is attached to the same structure as Embodiment 1 or 2, and the description is abbreviate | omitted.

図21は、本実施形態の映像表示装置1(1R・1L)における光路を光学的に一方向に展開して示す説明図である。本実施形態では、光源11が2つの光源群11P・11Qで構成されている点以外は、実施の形態2と同様の構成である。つまり、本実施形態においても、実施の形態2と同様の光軸調整手段15が設けられている。以下、実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 21 is an explanatory diagram showing the optical path in the video display device 1 (1R · 1L) of the present embodiment developed optically in one direction. In the present embodiment, the configuration is the same as that of the second embodiment except that the light source 11 includes two light source groups 11P and 11Q. That is, also in the present embodiment, the same optical axis adjusting means 15 as that in the second embodiment is provided. In the following, the description will focus on the differences from the second embodiment.

図22は、本実施形態における光源11を表示素子14側から見たときの平面図を示している。光源11の光源群11Pは、RGBの各色光を出射する3つの発光部11R1・11G1・11B1を有するRGB一体型のLEDで構成されている。また、光源群11Qも同様に、RGBの各色光を出射する3つの発光部11R2・11G2・11B2を有するRGB一体型のLEDで構成されている。つまり、光源11は、RGBの光を出射する3つの発光部を2組有している。 FIG. 22 shows a plan view of the light source 11 in the present embodiment when viewed from the display element 14 side. The light source group 11P of the light source 11 is configured by RGB integrated LEDs having three light emitting portions 11R 1 , 11G 1, and 11B 1 that emit light of RGB colors. Similarly, the light source group 11Q is composed of RGB integrated LEDs having three light emitting portions 11R 2 , 11G 2, and 11B 2 that emit light of RGB colors. That is, the light source 11 includes two sets of three light emitting units that emit RGB light.

各光源群11P・11Qの各発光部は、ホログラム光学素子24への光軸の入射面(YZ平面)に対して垂直な方向に並んで配置されているが、さらに、上記入射面に対して各色ごとに面対称となるように配置されている。より詳細には、発光部11R1・11R2が上記入射面に近い位置で面対称となるように配置され、そのX方向外側に発光部11G1・11G2が上記入射面に対して面対称となるように配置され、さらにそのX方向外側に発光部11B1・11B2が上記入射面に対して面対称となるように配置されている。つまり、各光源群11P・11Qでは、上記入射面側からX方向外側に向かうにつれて出射光の波長が短くなるような順序で、各発光部が配置されている。 The light emitting units of the light source groups 11P and 11Q are arranged side by side in a direction perpendicular to the incident surface (YZ plane) of the optical axis with respect to the hologram optical element 24. Each color is arranged so as to be plane symmetric. More specifically, the light emitting units 11R 1 and 11R 2 are arranged so as to be plane symmetric at positions close to the incident surface, and the light emitting units 11G 1 and 11G 2 are plane symmetric with respect to the incident surface outside the X direction. Further, the light emitting portions 11B 1 and 11B 2 are arranged on the outer side in the X direction so as to be plane-symmetric with respect to the incident surface. That is, in each light source group 11P * 11Q, each light emission part is arrange | positioned in the order that the wavelength of an emitted light becomes short as it goes to the X direction outer side from the said incident surface side.

このように、各発光部を各色ごとに上記入射面に対して面対称に配置することにより、同じ色についての2つの発光部(例えば11R1と11R2)からの出射光の光強度を足し合わせたトータルの光強度の重心を、RGBの各色ともに対称面内(上記入射面内)に位置させることができる。つまり、RGBの各色ともにその強度分布を、対称面を中心にしてX方向に対称にすることができる。これにより、光学瞳Eの中心において色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。 In this way, by arranging the light emitting units symmetrically with respect to the incident surface for each color, the light intensity of the emitted light from the two light emitting units (for example, 11R 1 and 11R 2 ) for the same color is added. The center of gravity of the combined total light intensity can be positioned in the symmetry plane (in the incident plane) for each of the RGB colors. That is, the intensity distribution of each color of RGB can be symmetric in the X direction with the symmetry plane as the center. Accordingly, an image with little color unevenness at the center of the optical pupil E can be provided to the observer.

なお、各発光部の面対称の中心となる面は、上記入射面に平行な面であってもよい。つまり、各発光部の面対称の中心となる面は、上記入射面からX方向に多少ずれた面であっても構わない。この場合は、光学瞳Eの中心付近において色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。   Note that the plane that is the center of plane symmetry of each light emitting unit may be a plane parallel to the incident plane. In other words, the surface that is the center of symmetry of each light emitting unit may be a surface that is slightly deviated in the X direction from the incident surface. In this case, an image with little color unevenness near the center of the optical pupil E can be provided to the observer.

ところで、光源11が光源群2個で構成され、各発光部が各色ごとに面対称に配置される場合には、上記入射面に垂直な方向における各発光部の配列順序は、隣接する各組間で逆になる。一方、光源11を構成する光源群の個数が4個以上の偶数個であっても、つまり、光源11がRGBの各発光部を4組以上の偶数組設けて構成される場合でも、上記入射面に対して垂直な方向における各発光部の配列順序を隣接する各組間で逆にすれば、各発光部からの出射光の光強度を足し合わせたトータルの光強度の重心を、RGBの各色ともに上記入射面に平行な同一面(上記入射面を含む)内に位置させることができ、光学瞳Eの中心またはその近傍において色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。   By the way, when the light source 11 is composed of two light source groups and the light emitting units are arranged in plane symmetry for each color, the arrangement order of the light emitting units in the direction perpendicular to the incident surface is set to each adjacent group. Vice versa. On the other hand, even when the number of light source groups constituting the light source 11 is an even number of four or more, that is, even when the light source 11 is configured by providing an even number of four or more RGB light emitting units, the above incident If the arrangement order of the light emitting units in the direction perpendicular to the surface is reversed between adjacent pairs, the total light intensity centroid of the light intensity of the emitted light from each light emitting unit is added to the RGB Each color can be positioned in the same plane (including the incident plane) parallel to the incident plane, and an image with little color unevenness at the center of the optical pupil E or in the vicinity thereof can be provided to the observer.

したがって、以上のことをまとめると、結局、光源11は、RGBの3つの発光部を2組以上の偶数組有しており、上記入射面に対して垂直な方向における各発光部の配列順序が隣接する各組間で逆であれば、光学瞳Eの中心またはその近傍において色ムラの少ない映像を観察者に提供することができると言える。   Therefore, in summary, the light source 11 eventually has two or more even three sets of RGB light-emitting portions, and the arrangement order of the light-emitting portions in the direction perpendicular to the incident plane is as follows. It can be said that an image with little color unevenness can be provided to the observer at the center of the optical pupil E or in the vicinity thereof if the pair is adjacent to each other.

また、光源11を構成する光源群の個数が4個以上の偶数個であっても、各発光部が上記入射面に対して面対称に配置され、かつ、上記入射面に対して垂直方向の両側で上記入射面から同じ距離に位置する発光部が同じ色の光を発光するように配置されていれば、各発光部からの出射光の各色について、光強度の重心が上記入射面上で一致する。したがって、光源11を構成する光源群の個数が偶数個であれば、各発光部を上記のように配置することで、光学瞳の中心で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができると言える。   Further, even if the number of light source groups constituting the light source 11 is an even number of 4 or more, the light emitting units are arranged in plane symmetry with respect to the incident surface and are perpendicular to the incident surface. If the light emitting units located at the same distance from the incident surface on both sides are arranged to emit light of the same color, the center of gravity of the light intensity for each color of the emitted light from each light emitting unit is on the incident surface. Match. Therefore, if the number of light source groups constituting the light source 11 is an even number, by arranging the light emitting units as described above, an image with little color unevenness at the center of the optical pupil can be provided to the observer. It can be said.

また、ホログラム光学素子24は、上述したように、回折効率ピークおよびその半値波長幅で465±5nm、521±5nm、634±5nmの各波長の映像光を回折するように作製されている。このように各色で回折効率の半値波長幅Δλ2が同じなので、波長の長い光ほど角度選択性が大きい(波長の変化に対する入射角のずれ方が小さい)。したがって、各光源群11P・11Qにおいて、光軸入射面側からX方向外側に向かうにつれて出射光の波長が短くなるような順序で各発光部が配置されていることにより、光学瞳E内での各色の強度差を小さくすることができ、光学瞳E内で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。以下、この点について詳細に説明する。   Further, as described above, the hologram optical element 24 is fabricated so as to diffract the image light of each wavelength of 465 ± 5 nm, 521 ± 5 nm, and 634 ± 5 nm at the diffraction efficiency peak and its half-value wavelength width. Thus, since the half-value wavelength width Δλ2 of diffraction efficiency is the same for each color, the longer the wavelength, the greater the angle selectivity (the smaller the incident angle shift with respect to the wavelength change). Therefore, in each light source group 11P and 11Q, each light emission part is arrange | positioned in order that the wavelength of an emitted light becomes short as it goes to an X direction outer side from the optical-axis entrance plane side, Therefore In the optical pupil E The intensity difference between the colors can be reduced, and an image with little color unevenness in the optical pupil E can be provided to the observer. Hereinafter, this point will be described in detail.

回折効率ピークの波長をλ、ホログラム光学素子24の媒質(干渉縞)の屈折率をn、媒質の厚さをh、入射角をθとすると、これらの間には、
λ=2nhcosθ
の関係が成り立つ。ここで、波長の短いB光および波長の長いR光において、それぞれの波長が例えば同じ5nmだけずれた場合、波長の変化の割合は、B光については465/470であり、R光については634/639である。つまり、波長の変化の割合は、波長の短いB光に比べて波長の長いR光のほうが小さい。したがって、波長の短いB光に比べて波長の長いR光のほうが、波長の変化に対する入射角θのずれ方は小さい(角度選択性が大きい)。よって、光源11からの出射光のRGBの波長幅が同じ場合には、ホログラム光学素子24によって回折されてできる光学瞳の大きさは、波長が長い光ほど小さい。なお、光学瞳Eは、各色の光学瞳の範囲を全て含むものとする。
Assuming that the wavelength of the diffraction efficiency peak is λ, the refractive index of the medium (interference fringes) of the hologram optical element 24 is n, the thickness of the medium is h, and the incident angle is θ,
λ = 2nhcosθ
The relationship holds. Here, in the B light having a short wavelength and the R light having a long wavelength, when the respective wavelengths are shifted by, for example, the same 5 nm, the rate of change in wavelength is 465/470 for the B light and 634 for the R light. / 639. That is, the rate of change in wavelength is smaller for R light having a longer wavelength than for B light having a shorter wavelength. Therefore, the R light having a longer wavelength is smaller in the incident angle θ with respect to the change in wavelength (the angle selectivity is greater) than the B light having a shorter wavelength. Therefore, when the RGB wavelength width of the light emitted from the light source 11 is the same, the size of the optical pupil diffracted by the hologram optical element 24 is smaller as the wavelength is longer. The optical pupil E includes the entire optical pupil range of each color.

一方、光源11のLED(各発光部)からの出射光の強度は、一般的に中心付近ほど強く、周囲ほど弱い。また、各発光部は、Y方向においては、光学瞳と略共役となるように配置されているが、X方向では、一方向拡散板12により拡散されるので、光学瞳とは共役ではない。しかし、光学瞳において最も強度の強い位置は、一方向拡散板12がないとした場合の各発光部と共役な位置にほぼ同じである。   On the other hand, the intensity of light emitted from the LED (each light emitting unit) of the light source 11 is generally stronger near the center and weaker toward the periphery. Each light emitting unit is arranged so as to be substantially conjugate with the optical pupil in the Y direction, but is diffused by the unidirectional diffusion plate 12 in the X direction and is not conjugate with the optical pupil. However, the position with the strongest intensity in the optical pupil is almost the same as the conjugate position with each light emitting unit when the unidirectional diffuser 12 is not provided.

したがって、光学瞳が小さい長波長(R光)の瞳中心を光学瞳Eの中心側に位置させ、光学瞳が大きい短波長(B光)の瞳中心を光学瞳Eの中心よりも外側に位置させることで、光学瞳E内での瞳位置による強度差を各色について小さくすることができる。この点について、もう少し詳細に説明する。   Therefore, the pupil center of the long wavelength (R light) with the small optical pupil is positioned on the center side of the optical pupil E, and the pupil center of the short wavelength (B light) with the large optical pupil is positioned outside the center of the optical pupil E. By doing so, the intensity difference depending on the pupil position in the optical pupil E can be reduced for each color. This point will be described in a little more detail.

図23は、光学瞳EにおけるX方向の瞳位置と光強度との関係を示す説明図である。なお、光強度は、同じ色については相対値で示されている。また、同図中の11R1・11R2・11G1・11G2・11B1・11B2で示される曲線は、それぞれ発光部11R1・11R2・11G1・11G2・11B1・11B2から出射される光に対応している。 FIG. 23 is an explanatory diagram showing the relationship between the pupil position in the X direction in the optical pupil E and the light intensity. The light intensity is shown as a relative value for the same color. In addition, the curves indicated by 11R 1 , 11R 2 , 11G 1 , 11G 2 , 11B 1 , 11B 2 in the figure are respectively from the light emitting units 11R 1 , 11R 2 , 11G 1 , 11G 2 , 11B 1 , 11B 2. It corresponds to the emitted light.

上述したように、ホログラム光学素子24の角度選択性により、波長が長い光ほど光学瞳は小さいので、同図に示すように、波長が長い光ほど瞳位置による強度差が大きくなっている(光学瞳Eの中心と端部とにおける強度差が大きくなっている)。逆に、波長が短い光ほど光学瞳Eは大きいので、波長が短い光ほど瞳位置による強度差が小さくなっている。   As described above, due to the angle selectivity of the hologram optical element 24, the longer the wavelength, the smaller the optical pupil. Therefore, the longer the wavelength, the greater the difference in intensity depending on the pupil position (optical). The intensity difference between the center and the end of the pupil E is large). On the contrary, since the optical pupil E is larger as the wavelength is shorter, the intensity difference depending on the pupil position is smaller as the wavelength is shorter.

また、波長が長い光を発光する発光部ほど光軸入射面側に配置されているので、光強度の高い位置は、波長が長い光ほど光学瞳Eの中心に近くなっている。逆に、波長が短い光を発光する発光部ほど光軸入射面から離れた位置に配置されているので、光強度の高い位置は、光学瞳Eの周辺となっている。   In addition, since the light emitting portion that emits light having a longer wavelength is disposed on the optical axis incident surface side, the position with higher light intensity is closer to the center of the optical pupil E as the light has a longer wavelength. On the contrary, since the light emitting part that emits light having a short wavelength is arranged at a position farther from the optical axis incident surface, the position where the light intensity is high is around the optical pupil E.

つまり、波長が長い光ほど瞳位置による強度差が大きいが、光軸入射面側からX方向外側に向かうにつれて出射光の波長が短くなるような順序で各発光部を配置し、波長が長い光ほど光強度の高い位置を光学瞳Eの中心に近づけることで、波長が長い光について、瞳位置による強度差、すなわち、光学瞳Eの中心と端部とにおける強度差を小さくすることができる。これにより、光学瞳Eの全体(瞳中心および瞳周辺)で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。   In other words, the longer the wavelength, the greater the difference in intensity depending on the pupil position, but the light emitting units are arranged in such an order that the wavelength of the emitted light becomes shorter from the optical axis incident surface side toward the outside in the X direction. By bringing the position with a high light intensity closer to the center of the optical pupil E, the intensity difference depending on the pupil position, that is, the intensity difference between the center and the end of the optical pupil E can be reduced for light having a long wavelength. As a result, an image with little color unevenness can be provided to the observer over the entire optical pupil E (the pupil center and the periphery of the pupil).

また、光源群11P・11Qの各発光部は、一方向拡散板12での拡散が大きい波長順(波長が短いほど拡散する)にX方向に配置されているので、光学瞳E上での各色の強度差がさらに小さくなり、色ムラをさらに低減することができる。つまり、色純度の高い映像を観察者に提供することができる。   In addition, the light emitting units of the light source groups 11P and 11Q are arranged in the X direction in the order of wavelengths in which the diffusion in the unidirectional diffusion plate 12 is large (diffuses as the wavelength is shorter), so each color on the optical pupil E The intensity difference is further reduced, and color unevenness can be further reduced. That is, an image with high color purity can be provided to the observer.

ところで、以上では、RGBの各発光部を2組設け、各組を個々のパッケージにした光源群11P・11Qで光源11を構成した例について説明したが、各組は1つのパッケージになっていてもよい。図24は、光源11の他の構成例を示すものであって、光源11を表示素子14側から見たときの平面図を示している。   In the above description, an example in which the light source 11 is configured by the light source groups 11P and 11Q in which two sets of RGB light emitting units are provided and each set is an individual package has been described. However, each set has one package. Also good. FIG. 24 shows another configuration example of the light source 11 and shows a plan view when the light source 11 is viewed from the display element 14 side.

このように光源11は、RGBの光を出射する発光部11R1・11R2・11G1・11G2・11B1・11B2を1パッケージ化したもので構成されてもよい。この構成においても、上述した各発光部の配置方法を適用することにより、光学瞳E上での各色の強度差を小さくして、色ムラを低減することができる。また、発光点の距離が近いほどRGBの色が混ざりやすく、より明るい映像を提供することができるので、この点では、各発光部の距離を容易に小さくできる図24の構成のほうが望ましい。 As described above, the light source 11 may be configured by a single package of the light emitting units 11R 1 , 11R 2 , 11G 1 , 11G 2 , 11B 1, and 11B 2 that emit RGB light. Also in this configuration, by applying the above-described arrangement method of the light emitting units, the intensity difference of each color on the optical pupil E can be reduced and color unevenness can be reduced. Also, as the distance between the light emitting points is closer, RGB colors are more likely to be mixed and a brighter image can be provided. In this respect, the configuration of FIG. 24 in which the distance between the light emitting units can be easily reduced is desirable.

〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態1ないし3と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings. In addition, the same member number is attached to the same structure as Embodiment 1 thru | or 3, and the description is abbreviate | omitted.

図25は、本実施形態に係る映像表示装置1(1R・1L)の概略の構成を示す断面図である。本実施形態の映像表示装置1は、光源11を、青色光または紫外光で蛍光体を励起して白色を発光する白色光源(白色LED)で構成するとともに、接眼光学系21を接眼光学系51に置き換えた以外は、実施の形態2と全く同様の構成である。つまり、本実施形態においても、実施の形態2と同様の光軸調整手段15が設けられている。以下、実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the video display device 1 (1R · 1L) according to the present embodiment. In the video display device 1 of the present embodiment, the light source 11 is configured by a white light source (white LED) that emits white light by exciting a phosphor with blue light or ultraviolet light, and the eyepiece optical system 21 is an eyepiece optical system 51. Except for the replacement, the configuration is exactly the same as in the second embodiment. That is, also in the present embodiment, the same optical axis adjusting means 15 as that in the second embodiment is provided. In the following, the description will focus on the differences from the second embodiment.

接眼光学系51(観察光学系)は、透明な基板52上にホログラム光学素子24が形成されたものである。基板52は、筐体10と支持体53を介して連結されている。ホログラム光学素子24は、上述の実施の形態と同様に、軸非対称な正のパワーを有しており、回折効率ピークおよびその半値波長幅で465±5nm、521±5nm、634±5nmの波長域の映像光を回折するように作製されている。なお、本実施形態におけるホログラム光学素子24の作製方法の詳細については後述する。   The eyepiece optical system 51 (observation optical system) has a hologram optical element 24 formed on a transparent substrate 52. The substrate 52 is connected to the housing 10 via the support 53. The hologram optical element 24 has an axially asymmetric positive power as in the above-described embodiment, and has a diffraction efficiency peak and a half-value wavelength width of 465 ± 5 nm, 521 ± 5 nm, and 634 ± 5 nm. It is made to diffract the image light. The details of the method for producing the hologram optical element 24 in the present embodiment will be described later.

上記の構成において、光源11から出射された光は、一方向拡散板12にて拡散され、集光レンズ13にてY方向に集光されて表示素子14を照明し、表示素子14にて変調される。表示素子14からの映像光は、ホログラム光学素子24にて回折されて光学瞳Eに導かれる。このとき、ホログラム光学素子24は、光軸入射面に平行な方向よりも光軸入射面に垂直な方向に大きく形成されており、光源11と光学瞳Eとはほぼ共役な関係となるように設定されているので、光学瞳Eは、光源11の発光部の大きさ(例えばx=3mm、y=0.5mm)が光学系の像倍率3倍に拡大され、さらに表示素子14で約1°の拡散により少し大きくなる結果、x=10mm、y=2.5mmの大きさとなっている。   In the above configuration, the light emitted from the light source 11 is diffused by the unidirectional diffusion plate 12, condensed in the Y direction by the condenser lens 13, illuminates the display element 14, and modulated by the display element 14. Is done. The image light from the display element 14 is diffracted by the hologram optical element 24 and guided to the optical pupil E. At this time, the hologram optical element 24 is formed larger in the direction perpendicular to the optical axis incident surface than in the direction parallel to the optical axis incident surface, so that the light source 11 and the optical pupil E have a substantially conjugate relationship. Since the optical pupil E is set, the size of the light emitting portion of the light source 11 (for example, x = 3 mm, y = 0.5 mm) is enlarged to 3 times the image magnification of the optical system, and the display element 14 is about 1 As a result of being slightly increased by the diffusion of °, the sizes are x = 10 mm and y = 2.5 mm.

以上のように、本実施形態では、光源11として白色光源を用いているので、RGBの各色を混ぜる必要がなく、光源11と光学瞳Eとを略共役に配置して明るい映像を提供することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, since a white light source is used as the light source 11, it is not necessary to mix RGB colors, and the light source 11 and the optical pupil E are arranged substantially conjugate to provide a bright image. Is possible.

また、光学瞳Eは、一方向(X方向)において人間の瞳(3mm程度)よりも大きいので、観察者は映像を観察しやすい。さらに、他の方向(Y方向)においては、人間の瞳とほぼ同じ大きさの光学瞳Eに集光しているので、無駄なく明るい映像を観察者に提供することができる。   Further, since the optical pupil E is larger than the human pupil (about 3 mm) in one direction (X direction), the observer can easily observe the image. Furthermore, in the other direction (Y direction), since the light is focused on the optical pupil E that is almost the same size as the human pupil, a bright image can be provided to the observer without waste.

また、ホログラム光学素子24を基板52上に貼り付けて接眼光学系51を構成する本実施形態では、表示素子14からの映像光を直接ホログラム光学素子24に入射させるので、ホログラム光学素子24に記録された干渉縞への光の入射角を、実施の形態2の構成よりも小さくすることができる。   Further, in the present embodiment in which the hologram optical element 24 is attached to the substrate 52 to constitute the eyepiece optical system 51, the image light from the display element 14 is directly incident on the hologram optical element 24, so that the hologram optical element 24 is recorded on the hologram optical element 24. The incident angle of light on the interference fringes thus made can be made smaller than that of the configuration of the second embodiment.

より具体的には、実施の形態2の構成では、ホログラム光学素子24に入射する光の入射角は、媒質中で例えば25°〜35°くらいであるが、本実施形態の構成では、上記入射角を媒質中で例えば10°〜15°くらいにすることができる。これにより、実施の形態2に比べて、入射角の変化による波長選択性の影響が小さく、色ズレが少ない。したがって、実施の形態2よりも大きい光学瞳Eで、なおかつ、色純度が高く、色再現領域の広い映像を表示することができる。   More specifically, in the configuration of the second embodiment, the incident angle of light incident on the hologram optical element 24 is, for example, about 25 ° to 35 ° in the medium. The angle can be, for example, about 10 ° to 15 ° in the medium. Thereby, compared with Embodiment 2, the influence of the wavelength selectivity due to the change in the incident angle is small, and the color misregistration is small. Accordingly, it is possible to display an image with a larger optical pupil E than in Embodiment 2 and with high color purity and a wide color reproduction region.

また、本実施形態の映像表示装置1における色再現領域は、図17で示した一点鎖線A2で示される領域である。この色再現領域は、破線A3や二点鎖線A4に比べて広いことがわかる。したがって、本実施形態の映像表示装置1においても、色純度を高くして、色再現領域を広げることができる。   In addition, the color reproduction area in the video display device 1 of the present embodiment is an area indicated by a one-dot chain line A2 shown in FIG. It can be seen that this color reproduction region is wider than the broken line A3 and the two-dot chain line A4. Therefore, also in the video display device 1 of this embodiment, the color purity can be increased and the color reproduction region can be expanded.

次に、本実施形態におけるホログラム光学素子24の作製方法について説明する。図26は、本実施形態のホログラム光学素子24の作製に用いられる光学系の概略の構成を示す断面図である。   Next, a method for producing the hologram optical element 24 in the present embodiment will be described. FIG. 26 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical system used for manufacturing the hologram optical element 24 of the present embodiment.

まず、基板52上にホログラム感光材料24aを塗布する。なお、ここでは、ホログラム感光材料24aは、作製2光束の照射範囲よりも広い範囲にわたって基板52上に塗布されているものとする。そして、ホログラム感光材料24aが塗布された基板52を、図26に示す光学系の所定の位置に配置する。   First, the hologram photosensitive material 24 a is applied on the substrate 52. Here, it is assumed that the hologram photosensitive material 24a is applied on the substrate 52 over a range wider than the irradiation range of the two production light beams. Then, the substrate 52 coated with the hologram photosensitive material 24a is arranged at a predetermined position of the optical system shown in FIG.

上記光学系においては、図示しない光源からのレーザー光は、2つの光束に分岐されてそれぞれ点光源61・71に変換されている。点光源61からの出射光(作製2光束のうちの一方)は、絞り62、製造光学系63および絞り64を順に介して、基板52上のホログラム感光材料24aにその表面側(基板52とは反対側)から照射される。上記出射光が製造光学系63を介してホログラム感光材料24aに照射されることで、形成するホログラム光学素子24に軸非対称な正のパワーを持たせることができる。なお、ホログラム感光材料24aに対する上記出射光の照射範囲は、再生光のうちで中心光束のみを回折させる範囲である。   In the optical system, laser light from a light source (not shown) is split into two light beams and converted into point light sources 61 and 71, respectively. Light emitted from the point light source 61 (one of the two production light beams) passes through the diaphragm 62, the manufacturing optical system 63, and the diaphragm 64 in this order to the hologram photosensitive material 24a on the substrate 52 (on the surface side of the substrate 52). Irradiated from the opposite side. By irradiating the hologram photosensitive material 24 a with the emitted light through the manufacturing optical system 63, the hologram optical element 24 to be formed can have positive power that is axisymmetric. In addition, the irradiation range of the said emitted light with respect to the hologram photosensitive material 24a is a range which diffracts only a center light beam among reproduction | regeneration light.

一方、点光源71からの出射光は、絞り72にてその光束径を制限され、基板52上のホログラム感光材料24aにその裏面側(基板52側)から照射される。なお、ホログラム感光材料24aに対する上記出射光の照射範囲は、再生光のうちで中心光束のみを回折させる範囲である。   On the other hand, the light emitted from the point light source 71 is limited in its light beam diameter by the stop 72 and is irradiated on the hologram photosensitive material 24a on the substrate 52 from the back surface side (substrate 52 side). In addition, the irradiation range of the said emitted light with respect to the hologram photosensitive material 24a is a range which diffracts only a center light beam among reproduction | regeneration light.

これら2光束の照射により、ホログラム感光材料24aにおける2光束の照射範囲の重畳部分に干渉縞が記録され、ホログラム光学素子24が作製される。その後、ベイク処理および定着処理を行うことによって、接眼光学系51が完成する。   By irradiation with these two light beams, interference fringes are recorded in the overlapping portion of the irradiation range of the two light beams on the hologram photosensitive material 24a, and the hologram optical element 24 is manufactured. Thereafter, the eyepiece optical system 51 is completed by performing a baking process and a fixing process.

上記の光学系においては、絞り62・64・72によって点光源61・71の開口数(出射光の光束径)が制限されるので、ホログラム感光材料24a上で作製2光束を同じ大きさにすることができ、再生光のうちで光学的に性能の良好な中心光束が照射される範囲にだけホログラム光学素子24を作製することができる。また、作製2光束が互いに同じ範囲で干渉するので、一方のレーザー光だけでの干渉が発生しにくく、不要な干渉縞がホログラム感光材料24aに記録されない。したがって、フレアやゴーストの発生しにくい光学的に性能が良好なホログラム光学素子24を作製することができ、高画質な映像を観察者に提供することができる。   In the above optical system, since the numerical apertures (light beam diameters of the emitted light) of the point light sources 61 and 71 are limited by the diaphragms 62, 64, and 72, the two light beams produced on the hologram photosensitive material 24a have the same size. Thus, the hologram optical element 24 can be produced only in the range in which the central light beam having good optical performance is irradiated in the reproduction light. Further, since the two produced light beams interfere with each other in the same range, interference with only one laser beam hardly occurs, and unnecessary interference fringes are not recorded on the hologram photosensitive material 24a. Therefore, the hologram optical element 24 having optically good performance that hardly generates flare and ghost can be produced, and a high-quality image can be provided to the observer.

さらに、作製時に用いられる2光束は、対応する点光源61・71から出射される光の発散角を絞り62・64・72で制限することによって形成されているので、基板52上でのホログラム光学素子24の大きさを低コストで容易にかつ確実に制御することができる。   Further, since the two light beams used at the time of production are formed by restricting the divergence angles of the light emitted from the corresponding point light sources 61 and 71 by the diaphragms 62, 64, and 72, the hologram optics on the substrate 52 is formed. The size of the element 24 can be easily and reliably controlled at low cost.

また、点光源61からの出射光の光束径は、2つの絞り62・64で制限されているが、まず、絞り62で制限されることで、製造光学系63の端部などで反射や拡散する不要な光が発生するのを抑えることができる。そして、上記出射光の光束径が絞り64で制限されることにより、製造光学系63で発生した面間反射などの不要な光がホログラム感光材料24aに到達するのを抑えることができる。   Further, the diameter of the light beam emitted from the point light source 61 is limited by the two stops 62 and 64, but is first limited by the stop 62 to be reflected or diffused at the end of the manufacturing optical system 63 or the like. It is possible to suppress generation of unnecessary light. Then, by restricting the beam diameter of the emitted light by the diaphragm 64, it is possible to suppress unnecessary light such as inter-surface reflection generated in the manufacturing optical system 63 from reaching the hologram photosensitive material 24a.

また、点光源71は、光学瞳Eの近傍に配置される。このようにホログラム光学素子24の作製時の点光源71の位置と光学瞳Eの位置とを略一致させることにより、映像表示色を画面の位置によらず同じにすることができる。また、再生時にホログラム光学素子24にて回折されて光学瞳Eに到達する光の波長は、その光学瞳Eの位置によって異なる。しかし、本実施形態では、光軸調整手段15が接眼光学系51に対する光学瞳Eの位置を変更することなく光軸調整を行うので、光軸調整によって光学瞳Eに到達する光の波長が変化することはなく、色再現性を良好に保つことができる。   Further, the point light source 71 is disposed in the vicinity of the optical pupil E. As described above, by substantially matching the position of the point light source 71 and the position of the optical pupil E when the hologram optical element 24 is manufactured, the video display color can be made the same regardless of the position of the screen. Further, the wavelength of light that is diffracted by the hologram optical element 24 and reaches the optical pupil E during reproduction differs depending on the position of the optical pupil E. However, in the present embodiment, the optical axis adjustment unit 15 performs the optical axis adjustment without changing the position of the optical pupil E with respect to the eyepiece optical system 51, so that the wavelength of light reaching the optical pupil E changes due to the optical axis adjustment. Therefore, the color reproducibility can be kept good.

〔実施の形態5〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態1ないし4と同一の構成には同一の部材番号を付記する。そして、各構成について実施の形態1ないし4では言及しなかった点については適宜説明を加える。
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings. In addition, the same member number is appended to the same structure as Embodiment 1-4. Points that are not mentioned in the first to fourth embodiments will be appropriately described.

図27は、本実施形態に係る映像表示装置1(1R・1L)の概略の構成を示す断面図である。本実施形態の映像表示装置1は、光源11と、一方向拡散板12と、表示素子14’と、光軸調整手段15と、光路折り曲げ部材17と、第1の偏光板18(偏光子)と、第2の偏光板19(検光子)と、第3の偏光板20と、接眼光学系21とを有している。接眼光学系21以外の光学部材は、筐体10内に収容されているが、この筐体10は、接眼光学系21の一部(同図では接眼プリズム22)に支持されている。以下、上述した各実施形態とは異なる部分を中心に説明する。   FIG. 27 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the video display device 1 (1R · 1L) according to the present embodiment. The video display device 1 according to the present embodiment includes a light source 11, a unidirectional diffuser 12, a display element 14 ', an optical axis adjusting unit 15, an optical path bending member 17, and a first polarizing plate 18 (polarizer). A second polarizing plate 19 (analyzer), a third polarizing plate 20, and an eyepiece optical system 21. Optical members other than the eyepiece optical system 21 are accommodated in the housing 10, and this housing 10 is supported by a part of the eyepiece optical system 21 (the eyepiece prism 22 in the figure). In the following, the description will focus on the parts that are different from the above-described embodiments.

光源11は、RGB一体型のLEDで構成されており、RGBの各波長はホログラム光学素子24にて回折反射される光の波長とほぼ一致している。本実施形態では、後述するように、表示素子14’として時分割駆動が可能な強誘電液晶表示素子を用いているため、光源11は3原色に対応する光を時分割で順に出射する。また、後述する光路折り曲げ部材17の光学パワーがX方向には無いので、光源11と光学瞳EとはY方向で略共役となっている。   The light source 11 is composed of RGB integrated LEDs, and each wavelength of RGB substantially matches the wavelength of light diffracted and reflected by the hologram optical element 24. In the present embodiment, as will be described later, a ferroelectric liquid crystal display element capable of time-division driving is used as the display element 14 ′. Therefore, the light source 11 sequentially emits light corresponding to the three primary colors in time division. Further, since the optical power of the optical path bending member 17 described later is not in the X direction, the light source 11 and the optical pupil E are substantially conjugate in the Y direction.

表示素子14’は、複数の画素をマトリクス状に有し、光源11からの出射光を画像データに応じて各画素ごとに変調することによって映像を表示する光変調素子である。より具体的には、表示素子14’は、強誘電液晶を2枚の基板で挟持してなり、一方の基板側に反射膜(反射電極、画素電極)が形成された反射型強誘電液晶表示素子で構成されている。反射型強誘電液晶表示素子はカラーフィルタを有してはおらず、それゆえ、表示素子14’の各画素は、光源11から時分割で順に供給される3原色の光のそれぞれに対応して時分割でON/OFF駆動される。これにより、観察者にカラー映像を提供することができる。   The display element 14 ′ is a light modulation element that has a plurality of pixels in a matrix and displays an image by modulating light emitted from the light source 11 for each pixel according to image data. More specifically, the display element 14 'is a reflective ferroelectric liquid crystal display in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between two substrates, and a reflective film (reflective electrode, pixel electrode) is formed on one substrate side. It is composed of elements. The reflective ferroelectric liquid crystal display element does not have a color filter. Therefore, each pixel of the display element 14 ′ corresponds to each of the three primary color lights sequentially supplied from the light source 11 in a time division manner. It is driven ON / OFF by dividing. Thereby, a color image can be provided to the observer.

また、反射型強誘電液晶表示素子は、TN(Twisted Nematic)液晶表示素子よりも広い視野角特性を有している点で優れており、後述する光路折り曲げ部材17から表示素子14’に入射する光の入射角が大きくても、コントラストが高く、色再現性が高く(色再現領域が広く)、表示品位の高い映像を提供することができる。また、各光学素子の配置自由度が高くなり、コンパクトで高性能の映像表示装置1を実現することができる。   The reflective ferroelectric liquid crystal display element is superior in that it has a wider viewing angle characteristic than a TN (Twisted Nematic) liquid crystal display element, and is incident on the display element 14 ′ from an optical path bending member 17 described later. Even when the incident angle of light is large, an image with high contrast, high color reproducibility (wide color reproduction region), and high display quality can be provided. Further, the degree of freedom of arrangement of each optical element is increased, and a compact and high-performance video display device 1 can be realized.

なお、表示素子14’は、位相補償板とTN液晶表示素子とを組み合わせて視野角特性を向上させたもので構成されてもよい。また、表示素子14’は、時分割駆動が可能な反射型の表示素子であればよく、例えばDMD(Digital Micromirror Device;米国テキサスインスツルメント社製)で構成することも可能である。   Note that the display element 14 ′ may be configured by combining a phase compensation plate and a TN liquid crystal display element to improve viewing angle characteristics. The display element 14 ′ may be a reflective display element that can be time-division driven, and may be constituted by, for example, DMD (Digital Micromirror Device; manufactured by Texas Instruments, USA).

光軸調整手段15は、各実施の形態と同様の機能を持つものであるが、本実施形態では、表示素子14’の基板を裏面側から保持する保持枠15b(保持部)を有している。この保持枠15bは、光軸と交差する方向(ここでは表示素子14’の表示面と略平行方向)にスライド可能となっており、最終的には筐体10に固定される。このように保持枠15bをスライドさせて表示素子14’の位置を調整することにより、表示素子14’に表示される映像と接眼光学系21との相対的な位置関係を、光軸と交差する方向において変更することができる。   The optical axis adjusting means 15 has the same function as each embodiment, but in this embodiment, the optical axis adjusting means 15 has a holding frame 15b (holding portion) that holds the substrate of the display element 14 'from the back side. Yes. The holding frame 15b is slidable in a direction intersecting with the optical axis (here, a direction substantially parallel to the display surface of the display element 14 ') and is finally fixed to the housing 10. By adjusting the position of the display element 14 ′ by sliding the holding frame 15b in this manner, the relative positional relationship between the image displayed on the display element 14 ′ and the eyepiece optical system 21 intersects the optical axis. Can change in direction.

光路折り曲げ部材17は、光源11から出射された光を反射させて表示素子14’に導く反射ミラーであり、光源11から表示素子14’に至る光路を折り曲げる機能を有している。本実施形態では、光路折り曲げ部材17は、光源11からの光をY方向にのみ集光するシリンドリカル凹面ミラーで構成されており、表示素子14’から接眼光学系21に向かう光の光路に対して、光源11とは反対側に設けられている。すなわち、光路折り曲げ部材17は、光源11と光路折り曲げ部材17とで上記光路を挟むような位置に設けられている。   The optical path bending member 17 is a reflection mirror that reflects the light emitted from the light source 11 and guides it to the display element 14 ′, and has a function of bending the optical path from the light source 11 to the display element 14 ′. In the present embodiment, the optical path bending member 17 is configured by a cylindrical concave mirror that collects the light from the light source 11 only in the Y direction, and with respect to the optical path of the light from the display element 14 ′ toward the eyepiece optical system 21. The light source 11 is provided on the opposite side. That is, the optical path bending member 17 is provided at a position where the light path is sandwiched between the light source 11 and the optical path bending member 17.

第1の偏光板18は、光源11から出射された光のうち、所定の偏光方向の光(ここではP偏光)を透過させて光路折り曲げ部材17に導くとともに、光路折り曲げ部材17にて光路を折り曲げられた光であって上記所定の偏光方向と同じ偏光方向の光(ここではP偏光)を透過させて表示素子14’に導く。   The first polarizing plate 18 transmits light in a predetermined polarization direction (here, P-polarized light) out of the light emitted from the light source 11 and guides it to the optical path bending member 17, and the optical path is bent by the optical path bending member 17. Light that is bent and having the same polarization direction as the predetermined polarization direction (here, P-polarized light) is transmitted and guided to the display element 14 '.

第2の偏光板19は、入射光のうちで第1の偏光板18を透過する光とは偏光方向が直交する光(ここではS偏光)を透過させて接眼プリズム22に導くものであり、接眼プリズム22において、表示素子14’からの光が入射する面に貼り付けられている。   The second polarizing plate 19 transmits light having a polarization direction orthogonal to the light transmitted through the first polarizing plate 18 out of incident light (here, S-polarized light) and guides it to the eyepiece prism 22. In the eyepiece prism 22, the eyepiece prism 22 is attached to the surface on which light from the display element 14 ′ is incident.

このような第2の偏光板19を配置することで、光源11から接眼プリズム22の方向に進行する不要光(P偏光)があっても、その不要光を第2の偏光板19にて確実にカットすることができ、その不要光に起因してゴーストやフレアが生じるのを確実に防止することができる。   By arranging the second polarizing plate 19 as described above, even if there is unnecessary light (P-polarized light) traveling in the direction from the light source 11 to the eyepiece prism 22, the second polarizing plate 19 ensures that the unnecessary light is transmitted. Therefore, it is possible to reliably prevent ghosts and flares from occurring due to the unnecessary light.

第3の偏光板20は、光源11から出射される光のうちで、第1の偏光板18を透過する光と同じ偏光方向の光(ここではP偏光)を透過させて光路折り曲げ部材17に導くものである。この第3の偏光板20は、表示素子14’から接眼光学系21に向かう光の光路に対して光源11側(上記光路と光源11との間)に配置されている。   The third polarizing plate 20 transmits light having the same polarization direction as light transmitted through the first polarizing plate 18 (here, P-polarized light) out of the light emitted from the light source 11 to the optical path bending member 17. It is a guide. The third polarizing plate 20 is disposed on the light source 11 side (between the optical path and the light source 11) with respect to the optical path of light traveling from the display element 14 'to the eyepiece optical system 21.

このような第3の偏光板20を配置することで、光源11から出射された光のうち、第2の偏光板19を透過できる偏光方向の光(S偏光)を、第3の偏光板20で予めカットすることができる。つまり、第3の偏光板20を配置することで、S偏光が光源11から直接接眼光学系21に到達したり、第1の偏光板18の表面で反射して接眼光学系21に到達するようなことがない。これにより、そのような光によるゴースト(フレア)の発生を防止することができ、映像品位の低下を確実に回避することができる。   By disposing such third polarizing plate 20, the light in the polarization direction (S-polarized light) that can be transmitted through the second polarizing plate 19 among the light emitted from the light source 11 is converted to the third polarizing plate 20. Can be cut in advance. That is, by arranging the third polarizing plate 20, the S-polarized light reaches the eyepiece optical system 21 directly from the light source 11, or is reflected by the surface of the first polarizing plate 18 and reaches the eyepiece optical system 21. There is nothing. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of ghost (flare) due to such light, and it is possible to reliably avoid the deterioration of the image quality.

上記の構成において、光源11からRGBの各色光が時分割で出射されると、各色光(例えばP偏光)は、まず第3の偏光板20を透過し、次いで第1の偏光板18および一方向拡散板12を透過し、光路折り曲げ部材17にて反射される。そして、光路折り曲げ部材17にて反射された光(P偏光)は、再び一方向拡散板12および第1の偏光板18を透過して表示素子14’に入射する。   In the above configuration, when each color light of RGB is emitted from the light source 11 in a time-sharing manner, each color light (for example, P-polarized light) is first transmitted through the third polarizing plate 20, and then the first polarizing plate 18 and the first polarizing plate 18. The light passes through the direction diffusion plate 12 and is reflected by the optical path bending member 17. Then, the light (P-polarized light) reflected by the optical path bending member 17 passes through the unidirectional diffusion plate 12 and the first polarizing plate 18 again and enters the display element 14 ′.

表示素子14’では、入射光が反射されるが、その際にRGBごとの画像データに応じて変調され、入射光とは異なる偏光(S偏光)となって表示素子14’から出射される。このとき、表示素子14’には、画像データに応じた映像が時分割でRGBごとに表示される。表示素子14’からの出射光(RGBごとの映像光)は、光源11から光路折り曲げ部材17に至る光路を横切って接眼光学系21に到達し、第2の偏光板19を透過して、接眼プリズム22に入射する。   In the display element 14 ′, incident light is reflected, but at that time, the light is modulated in accordance with image data for each RGB, and is emitted from the display element 14 ′ as polarized light (S-polarized light) different from the incident light. At this time, video corresponding to the image data is displayed on the display element 14 ′ for each RGB in a time division manner. Light emitted from the display element 14 ′ (image light for each RGB) crosses the optical path from the light source 11 to the optical path bending member 17 and reaches the eyepiece optical system 21, passes through the second polarizing plate 19, and is eyepiece. The light enters the prism 22.

接眼プリズム22では、入射した映像光が接眼プリズム22の対向する2つの平面で複数回全反射され、接眼プリズム22の下端に配置されたホログラム光学素子24まで導かれ、そこで反射されて光学瞳Eに達する。したがって、この光学瞳Eの位置では、観察者は、表示素子14’に表示されたRGBごとの映像の拡大虚像をカラー映像として観察することができる。   In the eyepiece prism 22, the incident image light is totally reflected a plurality of times by two opposing planes of the eyepiece prism 22, guided to the hologram optical element 24 disposed at the lower end of the eyepiece prism 22, reflected there, and reflected by the optical pupil E. To reach. Accordingly, at the position of the optical pupil E, the observer can observe an enlarged virtual image of each RGB image displayed on the display element 14 ′ as a color image.

一方、接眼プリズム22、偏向プリズム23およびホログラム光学素子24は、外界からの光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像をシースルーで観察することができる。表示素子14’に表示された映像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。   On the other hand, the eyepiece prism 22, the deflection prism 23, and the hologram optical element 24 transmit almost all the light from the outside, so that the observer can observe the outside world image with see-through. The virtual image of the image displayed on the display element 14 ′ is observed so as to overlap with a part of the external image.

以上のように、本実施形態の映像表示装置においても、光軸調整手段15が設けられているので、光軸調整による光学瞳Eの位置での観察映像の輝度低下および画質低下を回避することができる。   As described above, also in the video display device of the present embodiment, since the optical axis adjustment means 15 is provided, it is possible to avoid a decrease in luminance and image quality of the observation video at the position of the optical pupil E due to the optical axis adjustment. Can do.

また、反射型の表示素子14’においては、シリコン等の半導体を基板として用いることができるため、小型で集積度の高い表示素子を作製することができる。しかも、各画素をON/OFFするためのスイッチング素子(例えばTFT)や配線を含む周辺回路を、表示側とは反対側の基板に配置することができるので、開口率を容易に向上させることができ、明るい映像を表示することができる。   In addition, in the reflective display element 14 ′, a semiconductor such as silicon can be used as a substrate, so that a small and highly integrated display element can be manufactured. In addition, since a peripheral circuit including a switching element (for example, TFT) and wiring for turning on / off each pixel can be disposed on the substrate on the side opposite to the display side, the aperture ratio can be easily improved. And bright images can be displayed.

また、強誘電液晶表示素子は、駆動速度が速いことがメリットであるので、それゆえ、表示素子14’を反射型強誘電液晶表示素子で構成することにより、上述した時分割駆動方式を採用することができる。   Further, since the ferroelectric liquid crystal display element has a merit that the driving speed is high, therefore, the above-described time-division driving method is adopted by configuring the display element 14 ′ with a reflective ferroelectric liquid crystal display element. be able to.

ここで、カラーフィルタを透過するRGB光によってカラー映像を表示する従来のカラーフィルタ方式は、白色光源を常時点灯させ、1つの画素にRGBのいずれかのカラーフィルタを配置させてカラー表示を行う空間分割駆動方式であるため、モノクロ表示の場合よりも画素が3倍必要である。また、不要な色の映像光を遮光する場合には、光源は点灯させたままで、各画素で遮光しなければならない。各画素で完全に遮光することは難しいため、カラーフィルタ方式では、単色の色純度が低い。   Here, a conventional color filter system that displays a color image with RGB light transmitted through the color filter is a space in which a white light source is always turned on and any one of RGB color filters is arranged in one pixel to perform color display. Since it is a split drive system, it requires three times as many pixels as in the case of monochrome display. In addition, when image light of an unnecessary color is shielded, it is necessary to shield each pixel while keeping the light source on. Since it is difficult to completely shield the light from each pixel, the color filter method has low color purity of a single color.

これに対して、時分割駆動方式では、光源にてRGBの各発光部を順次点灯させるため、例えば単色を表示する場合は、残りの2色の発光部は消灯されている。これにより、色純度の高い、コントラストの高い映像を表示することができる。また、時分割駆動方式を採用する表示素子14’は、カラーフィルタを有していないので、光の透過率が高く、明るい映像を表示することができる。   On the other hand, in the time-division driving method, each light emitting portion of RGB is sequentially turned on by the light source, and thus, for example, when displaying a single color, the remaining two light emitting portions are turned off. Thereby, an image with high color purity and high contrast can be displayed. Further, since the display element 14 ′ that employs the time-division driving method does not have a color filter, it has a high light transmittance and can display a bright image.

また、反射型の表示素子14においては、上述のように開口率が高いため、各画素を透過する際の光の拡散が少ない。したがって、光源11と光学瞳EとをY方向で確実に略共役とすることができる。   Further, since the reflective display element 14 has a high aperture ratio as described above, there is little diffusion of light when passing through each pixel. Therefore, the light source 11 and the optical pupil E can be reliably made substantially conjugate in the Y direction.

〔実施の形態6〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態1ないし5と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、上述の各実施形態の映像表示装置が適用されるヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDとも称する)について説明する。
[Embodiment 6]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings. In addition, the same member number is attached to the same structure as Embodiment 1 thru | or 5, and the description is abbreviate | omitted. In the present embodiment, a head mounted display (hereinafter also referred to as HMD) to which the video display device of each of the above embodiments is applied will be described.

図28(a)は、本実施形態に係るHMDの概略の構成を示す平面図であり、図28(b)は、HMDの側面図であり、図28(c)は、HMDの正面図である。HMDは、観察者の右眼の前および左眼の前に配置される2個の映像表示装置1R・1Lと、それらを支持する支持手段2とを有している。   FIG. 28A is a plan view showing a schematic configuration of the HMD according to the present embodiment, FIG. 28B is a side view of the HMD, and FIG. 28C is a front view of the HMD. is there. The HMD has two video display devices 1R and 1L arranged in front of the observer's right eye and in front of the left eye, and support means 2 for supporting them.

映像表示装置1R・1Lは、観察者に外界像をシースルーで観察させるとともに、映像を表示して観察者にそれを虚像として提供するものであり、上述した各実施形態で説明した構成を採ることができる。図28(c)で示す映像表示装置1R・1Lにおいて、眼鏡の右眼用レンズおよび左眼用レンズに相当する部分は、接眼プリズム22と偏向プリズム23との貼り合わせによって構成されている。   The video display devices 1R and 1L allow an observer to observe an external image as a see-through, display an image, and provide it to a viewer as a virtual image, and adopt the configuration described in each of the above-described embodiments. Can do. In the video display devices 1R and 1L shown in FIG. 28C, portions corresponding to the right eye lens and the left eye lens of the spectacles are configured by bonding the eyepiece prism 22 and the deflection prism 23 together.

支持手段2は、映像表示装置1R・1Lを観察者の右眼および左眼の前でそれぞれ支持するものであり、ブリッジ3と、フレーム4と、テンプル5と、鼻当て6と、ケーブル7と、外光透過率制御手段8とを有している。鼻当て6および外光透過率制御手段8は、ブリッジ3に支持されている。なお、フレーム4、テンプル5および鼻当て6は、左右一対設けられているが、これらを左右で区別する場合は、右フレーム4R、左フレーム4L、右テンプル5R、左テンプル5L、右鼻当て6R、左鼻当て6Lのように表現するものとする。   The support means 2 supports the video display devices 1R and 1L in front of the right and left eyes of the observer, and includes a bridge 3, a frame 4, a temple 5, a nose pad 6, and a cable 7. And an external light transmittance control means 8. The nose pad 6 and the external light transmittance control means 8 are supported by the bridge 3. The frame 4, the temple 5 and the nose pad 6 are provided as a pair on the left and right sides. However, when these are distinguished from each other, the right frame 4R, the left frame 4L, the right temple 5R, the left temple 5L, and the right nose pad 6R. The left nose pad 6L is expressed.

映像表示装置1R・1Lは、ブリッジ3で連結されている。右テンプル5Rは、右フレーム4Rに回動可能に支持されており、この右フレーム4Rを介して映像表示装置1Rとブリッジ3との連結側とは反対側で連結されている。同様に、左テンプル5Lは、左フレーム4Lに回動可能に支持されており、この左フレーム4Lを介して映像表示装置1Lとブリッジ3との連結側とは反対側で連結されている。   The video display devices 1R and 1L are connected by a bridge 3. The right temple 5R is rotatably supported by the right frame 4R, and is connected to the opposite side of the connection side between the video display device 1R and the bridge 3 via the right frame 4R. Similarly, the left temple 5L is rotatably supported by the left frame 4L, and is connected on the opposite side to the connection side between the video display device 1L and the bridge 3 via the left frame 4L.

ケーブル7は、外部信号(例えば映像信号、制御信号)や電力を映像表示装置1R・1Lに供給するための配線であり、右テンプル5R、右フレーム4Rおよびブリッジ3に沿って設けられている。外光透過率制御手段8は、外光(外界像の光)の透過率を制御するために設けられており、映像表示装置1R・1Lよりも前方(観察者とは反対側)に位置している。   The cable 7 is a wiring for supplying an external signal (for example, a video signal, a control signal) and electric power to the video display devices 1R and 1L, and is provided along the right temple 5R, the right frame 4R, and the bridge 3. The external light transmittance control means 8 is provided to control the transmittance of external light (light of an external image), and is located in front of the video display devices 1R and 1L (on the side opposite to the observer). ing.

観察者がHMDを使用するときは、右テンプル5Rおよび左テンプル5Lを観察者の右側頭部および左側頭部に接触させるとともに、鼻当て6を観察者の鼻に当て、一般の眼鏡をかけるようにHMDを観察者の頭部に装着する。この状態で、映像表示装置1R・1Lにて映像を表示すると、観察者は、映像表示装置1R・1Lの各表示映像を虚像として両眼でそれぞれ観察できるとともに、この映像表示装置1R・1Lを介して外界像をシースルーで観察することができる。   When the observer uses the HMD, the right temple 5R and the left temple 5L are brought into contact with the right and left heads of the observer, and the nose pad 6 is put on the nose of the observer so as to wear general glasses. The HMD is attached to the observer's head. In this state, when the video is displayed on the video display devices 1R and 1L, the observer can observe each display video of the video display devices 1R and 1L as a virtual image with both eyes, and the video display devices 1R and 1L can be viewed. Thus, it is possible to observe the outside world image with see-through.

このとき、外光透過率制御手段8において、外光透過率を例えば50%以下に低く設定しておけば、観察者は映像表示装置1R・1Lの映像を観察しやすくなり、逆に、外光透過率を例えば50%以上に高く設定しておけば、観察者は、外界像を観察しやすくなる。したがって、外光透過率制御手段8における外光透過率は、映像表示装置1R・1Lの映像および外界像の観察のしやすさを考慮して適宜設定されればよい。   At this time, if the external light transmittance control means 8 sets the external light transmittance to be low, for example, 50% or less, it becomes easier for the observer to observe the image on the image display devices 1R and 1L. If the light transmittance is set to be high, for example, 50% or more, the observer can easily observe the external image. Therefore, the external light transmittance in the external light transmittance control means 8 may be set as appropriate in consideration of the ease of observation of the video and external images of the video display devices 1R and 1L.

このように、本実施形態のHMDは、映像表示装置1R・1Lと、各映像表示装置1R・1Lを観察者の眼前で支持する支持手段2とを有しており、各映像表示装置1R・1Lが支持手段2にて支持されるので、観察者は映像表示装置1R・1Lから提供される映像をハンズフリーで観察することができる。   As described above, the HMD of the present embodiment includes the video display devices 1R and 1L and the support means 2 that supports the video display devices 1R and 1L in front of the observer's eyes. Since 1L is supported by the support means 2, the observer can observe the images provided from the image display devices 1R and 1L in a hands-free manner.

なお、本実施形態では、映像表示装置1R・1LをHMDに適用した例について説明したが、例えばヘッドアップディスプレイに適用することも可能である。   In this embodiment, the example in which the video display devices 1R and 1L are applied to the HMD has been described. However, for example, the video display devices 1R and 1L may be applied to a head-up display.

なお、各実施の形態で説明した構成や手法を適宜組み合わせて映像表示装置やHMDを構成することも勿論可能である。   Of course, it is possible to configure the video display device and the HMD by appropriately combining the configurations and methods described in the embodiments.

本発明の映像表示装置は、例えばヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイに利用可能である。   The video display device of the present invention can be used for a head-up display or a head-mounted display, for example.

本発明の実施の一形態に係る右眼用および左眼用の各映像表示装置において、表示素子の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an expanded optical path of light emitted from the center of a display area of a display element in each of the right-eye and left-eye video display devices according to an embodiment of the present invention. 上記各映像表示装置の光源から出射される光の光路を展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which expand | deploys and shows the optical path of the light radiate | emitted from the light source of each said video display apparatus. 上記各映像表示装置の他の構成例において、表示素子の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。In other structural examples of each said video display apparatus, it is explanatory drawing which expand | deploys and shows the optical path of the light radiate | emitted from the center of the display area of a display element. 上記構成の各映像表示装置の光源から出射される光の光路を展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which expand | deploys and shows the optical path of the light radiate | emitted from the light source of each video display apparatus of the said structure. 上記各映像表示装置のさらに他の構成例において、表示素子の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an expanded optical path of light emitted from the center of a display area of a display element in still another configuration example of each of the video display devices. 上記構成の各映像表示装置の光源から出射される光の光路を展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which expand | deploys and shows the optical path of the light radiate | emitted from the light source of each video display apparatus of the said structure. 上記各映像表示装置のさらに他の構成例において、表示素子の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an expanded optical path of light emitted from the center of a display area of a display element in still another configuration example of each of the video display devices. 上記構成の各映像表示装置の光源から出射される光の光路を展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which expand | deploys and shows the optical path of the light radiate | emitted from the light source of each video display apparatus of the said structure. 本発明の他の実施の形態に係る映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the video display apparatus concerning other embodiment of this invention. 上記映像表示装置における光路を光学的に一方向に展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which optically expands and shows the optical path in the said video display apparatus in one direction. 上記映像表示装置の光源として用いられるLEDの放射特性を示すグラフである。It is a graph which shows the radiation characteristic of LED used as a light source of the said video display apparatus. 上記映像表示装置の一方向拡散板の拡散特性を示すグラフである。It is a graph which shows the diffusion characteristic of the one way diffusion plate of the said video display apparatus. 光軸調整前の光学瞳の位置でのある波長の光強度の分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution of the optical intensity of a certain wavelength in the position of the optical pupil before an optical axis adjustment. 上記映像表示装置のホログラム光学素子の作製に用いられる光学系の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the optical system used for preparation of the hologram optical element of the said video display apparatus. 上記光源の分光強度特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the spectral intensity characteristic of the said light source. 上記ホログラム光学素子における回折効率の波長依存性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the wavelength dependence of the diffraction efficiency in the said hologram optical element. XYZ表色系におけるXY色度座標を用いて表される虚像の色再現領域を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the color reproduction area | region of the virtual image represented using the XY chromaticity coordinate in an XYZ color system. 光学瞳における瞳位置と主たる回折波長との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the pupil position in an optical pupil, and the main diffraction wavelength. 上記映像表示装置の他の構成例において、各映像表示装置の表示素子の表示領域の中心から出射される光の光路を展開して示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an expanded optical path of light emitted from the center of a display area of a display element of each video display device in another configuration example of the video display device. 上記構成の各映像表示装置の光源から出射される光の光路を展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which expand | deploys and shows the optical path of the light radiate | emitted from the light source of each video display apparatus of the said structure. 本発明のさらに他の実施の形態に係る映像表示装置における光路を光学的に一方向に展開して示す説明図である。It is explanatory drawing which optically expands and shows the optical path in the video display apparatus based on further another embodiment of this invention in one direction. 上記映像表示装置の光源を表示素子側から見たときの平面図である。It is a top view when the light source of the said video display apparatus is seen from the display element side. 光学瞳におけるX方向の瞳位置と光強度との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the pupil position of the X direction in an optical pupil, and light intensity. 上記光源の他の構成例を示すとともに、その光源を表示素子側から見たときの平面図である。While showing the other structural example of the said light source, it is a top view when the light source is seen from the display element side. 本発明のさらに他の実施の形態に係る映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the video display apparatus based on further another embodiment of this invention. 上記映像表示装置のホログラム光学素子の作製に用いられる光学系の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the optical system used for preparation of the hologram optical element of the said video display apparatus. 本発明のさらに他の実施の形態に係る映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the video display apparatus based on further another embodiment of this invention. (a)は、本発明のさらに他の実施の形態に係るHMDの概略の構成を示す平面図であり、(b)は、HMDの側面図であり、(c)は、HMDの正面図である。(A) is a top view which shows the schematic structure of HMD which concerns on further another embodiment of this invention, (b) is a side view of HMD, (c) is a front view of HMD. is there. 従来の映像表示装置において、左右の光学系の一方の概略の構成を模式的に示す説明図である。In the conventional video display apparatus, it is explanatory drawing which shows typically the structure of one schematic of the left and right optical systems.

符号の説明Explanation of symbols

1 映像表示素子
1R 映像表示素子
1L 映像表示素子
2 支持手段
11 光源
13 集光レンズ(照明光学系)
14 表示素子
14’ 表示素子
15 光軸調整手段
16 光源位置調整機構
21 接眼光学系(観察光学系)
22 接眼プリズム(第1の透明基板)
23 偏向プリズム(第2の透明基板)
24 ホログラム光学素子
51 接眼光学系(観察光学系)
E 光学瞳
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image display element 1R Image display element 1L Image display element 2 Support means 11 Light source 13 Condensing lens (illumination optical system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Display element 14 'Display element 15 Optical axis adjustment means 16 Light source position adjustment mechanism 21 Eyepiece optical system (observation optical system)
22 Eyepiece prism (first transparent substrate)
23 Deflection prism (second transparent substrate)
24 Hologram optical element 51 Eyepiece optical system (observation optical system)
E Optical pupil

Claims (19)

左右一対の光源と、
各光源からの光を変調して映像を表示する左右一対の表示素子と、
各表示素子に表示された映像の光を左右一対の光学瞳にそれぞれ導く、左右一対の観察光学系と、
左右の少なくとも一方について、表示素子に表示される映像と観察光学系との相対的な位置関係を光軸と交差する方向において変更することにより、左右一対の光軸のなす角度を調整する光軸調整手段とを備え、
左右のそれぞれにおいて、光源は光学瞳と略共役に配置されており、
上記光軸調整手段は、観察光学系に対する光学瞳の位置を変更することなく、上記位置関係を変更することを特徴とする映像表示装置。
A pair of left and right light sources;
A pair of left and right display elements that modulate the light from each light source and display an image;
A pair of left and right observation optical systems for guiding the light of the image displayed on each display element to the pair of left and right optical pupils, and
An optical axis that adjusts the angle formed by the pair of left and right optical axes by changing the relative positional relationship between the image displayed on the display element and the observation optical system in a direction intersecting the optical axis for at least one of the left and right Adjusting means,
In each of the left and right, the light source is arranged substantially conjugate with the optical pupil,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the optical axis adjusting means changes the positional relationship without changing the position of the optical pupil with respect to the observation optical system.
上記光軸調整手段は、観察光学系に対して表示素子の位置を調整することにより、上記位置関係を変更することを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 1, wherein the optical axis adjustment unit changes the positional relationship by adjusting a position of a display element with respect to the observation optical system. 光源からの光を集光して表示素子に導く、左右一対の照明光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 1, further comprising a pair of left and right illumination optical systems that collect light from the light source and guide the light to the display element. 光源は、LEDであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 1, wherein the light source is an LED. 光源は、光強度がピークとなる波長が複数存在する光を出射することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の映像表示装置。   5. The video display device according to claim 1, wherein the light source emits light having a plurality of wavelengths having a light intensity peak. 左右のそれぞれにおいて、観察光学系は、体積位相型で反射型のホログラム光学素子を含み、
上記ホログラム光学素子は、表示素子からの映像光を回折反射させて光学瞳に導くことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の映像表示装置。
In each of the left and right, the observation optical system includes a volume phase type reflection type hologram optical element,
6. The image display device according to claim 1, wherein the hologram optical element guides the image light from the display element to the optical pupil by diffracting and reflecting the image light.
光源の位置を調整することによって光学瞳の位置を変更する、左右一対の光源位置調整機構をさらに備えていることを特徴とする請求項6に記載の映像表示装置。   The video display apparatus according to claim 6, further comprising a pair of left and right light source position adjusting mechanisms that change the position of the optical pupil by adjusting the position of the light source. 上記ホログラム光学素子は、軸非対称な正の光学パワーを有していることを特徴とする請求項6または7に記載の映像表示装置。   8. The image display device according to claim 6, wherein the hologram optical element has an axially asymmetric positive optical power. 光学瞳は、ホログラム光学素子への光軸の入射面に平行な方向よりも上記入射面に垂直な方向に大きいことを特徴とする請求項8に記載の映像表示装置。   9. The video display device according to claim 8, wherein the optical pupil is larger in a direction perpendicular to the incident surface than in a direction parallel to the incident surface of the optical axis to the hologram optical element. 光源と光学瞳とは、上記入射面に平行な方向において略共役であることを特徴とする請求項9に記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 9, wherein the light source and the optical pupil are substantially conjugate in a direction parallel to the incident surface. 光源は、3原色に対応した光を発光する3つの発光部を有しており、
各発光部は、上記入射面に対して垂直な方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項9または10に記載の映像表示装置。
The light source has three light emitting units that emit light corresponding to the three primary colors,
The video display device according to claim 9, wherein the light emitting units are arranged side by side in a direction perpendicular to the incident surface.
光源は、3原色に対応した光を発光する3つの発光部を偶数組有しており、
上記ホログラム光学素子への光軸の入射面に対して垂直な方向における各発光部の配列順序が、隣接する各組間で逆であることを特徴とする請求項6、7、11のいずれかに記載の映像表示装置。
The light source has an even number of three light emitting units that emit light corresponding to the three primary colors,
12. The arrangement according to claim 6, wherein the arrangement order of the light emitting portions in the direction perpendicular to the plane of incidence of the optical axis on the hologram optical element is reversed between adjacent groups. The video display device described in 1.
光源は、3つの発光部を偶数組有しており、
各発光部は、上記入射面に対して面対称に配置されているとともに、上記入射面に対して垂直方向の両側で上記入射面から同じ距離に位置する発光部が同じ色の光を発光するように配置されていることを特徴とする請求項11または12に記載の映像表示装置。
The light source has an even number of three light emitting parts,
Each light emitting unit is arranged symmetrically with respect to the incident surface, and light emitting units located at the same distance from the incident surface on both sides in a direction perpendicular to the incident surface emit light of the same color. The video display device according to claim 11, wherein the video display device is arranged as described above.
光源は、3つの発光部を2組有しており、
各組の各発光部は、上記入射面側から上記入射面に対して垂直方向外側に向かうにつれて出射光の波長が短くなるような順序で配置されていることを特徴とする請求項13に記載の映像表示装置。
The light source has two sets of three light emitting parts,
The light emitting units of each set are arranged in an order such that the wavelength of the emitted light becomes shorter from the incident surface side toward the outer side in the direction perpendicular to the incident surface. Video display device.
上記ホログラム光学素子は、表示素子からの映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナであることを特徴とする請求項6から14のいずれかに記載の映像表示装置。   15. The image display device according to claim 6, wherein the hologram optical element is a combiner that guides image light from the display element and external light simultaneously to the observer's pupil. 上記ホログラム光学素子の回折効率ピークの半値波長幅は、5nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項15に記載の映像表示装置。   16. The video display device according to claim 15, wherein the half-value wavelength width of the diffraction efficiency peak of the hologram optical element is 5 nm or more and 10 nm or less. 観察光学系は、表示素子からの映像光を内部で全反射させて観察者の瞳に導く一方、外光を透過させて観察者の瞳に導く第1の透明基板を有していることを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載の映像表示装置。   The observation optical system includes a first transparent substrate that totally reflects the image light from the display element and guides the light to the observer's pupil while transmitting the external light to the observer's pupil. The video display device according to claim 1, wherein the video display device is a video display device. 観察光学系は、第1の透明基板での外光の屈折をキャンセルするための第2の透明基板を有していることを特徴とする請求項17に記載の映像表示装置。   The video display apparatus according to claim 17, wherein the observation optical system includes a second transparent substrate for canceling refraction of external light on the first transparent substrate. 請求項1から18のいずれかに記載の映像表示装置と、
上記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを有していることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
A video display device according to any one of claims 1 to 18,
A head-mounted display comprising support means for supporting the video display device in front of an observer's eyes.
JP2006164690A 2006-06-14 2006-06-14 Video display apparatus and head mount display Pending JP2007333952A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006164690A JP2007333952A (en) 2006-06-14 2006-06-14 Video display apparatus and head mount display
US11/811,635 US20070291355A1 (en) 2006-06-14 2007-06-11 Image display apparatus, head-mounted display, and optical axis adjustment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006164690A JP2007333952A (en) 2006-06-14 2006-06-14 Video display apparatus and head mount display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007333952A true JP2007333952A (en) 2007-12-27

Family

ID=38861263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006164690A Pending JP2007333952A (en) 2006-06-14 2006-06-14 Video display apparatus and head mount display

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20070291355A1 (en)
JP (1) JP2007333952A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010035607A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 コニカミノルタオプト株式会社 Image display device, head-mounted display and head-up display
WO2010116831A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-14 コニカミノルタオプト株式会社 Video display device and head-mounted display
JP2016072936A (en) * 2014-10-02 2016-05-09 セイコーエプソン株式会社 Image display device
WO2019087670A1 (en) * 2017-11-02 2019-05-09 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Image projection system

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7898502B2 (en) * 2006-01-30 2011-03-01 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head-mounted display
JP2012511181A (en) * 2008-12-05 2012-05-17 ヴァジックス コーポレーション Controllable optical array for projection-type image display devices
US8004769B2 (en) * 2009-03-05 2011-08-23 Nabes, Llc Binocular apparatus and system
WO2014063716A1 (en) * 2012-10-23 2014-05-01 Lusospace Aerospace Technology Ida See-through head or helmet mounted display device
US10610775B1 (en) * 2017-01-04 2020-04-07 Facebook Technologies, Llc Actuation for a focus adjusting head mounted display
US10574852B2 (en) * 2018-01-12 2020-02-25 Seiko Epson Corporation Imaging optical mechanism, reading module, and image reading apparatus
JP6880244B2 (en) * 2018-01-25 2021-06-02 富士フイルム株式会社 Projection image display material, windshield glass and head-up display system
CN111381371B (en) 2018-12-27 2022-04-15 中强光电股份有限公司 Head-mounted display device
RU2716845C1 (en) * 2019-06-06 2020-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" Laser illuminator for collimating aviation indicator
CN110308560B (en) * 2019-07-03 2022-09-30 南京玛克威信息科技有限公司 Control method of VR equipment
JP2021033208A (en) * 2019-08-29 2021-03-01 セイコーエプソン株式会社 Display unit and method for adjusting optical system of display unit
US11880036B2 (en) * 2021-07-19 2024-01-23 GM Global Technology Operations LLC Control of ambient light reflected from pupil replicator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002182149A (en) * 2000-12-14 2002-06-26 Canon Inc Device and system for image display
JP2004271651A (en) * 2003-03-05 2004-09-30 Minolta Co Ltd Image display device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3000621B2 (en) * 1990-05-17 2000-01-17 ソニー株式会社 Visual aid
JP3865906B2 (en) * 1997-06-27 2007-01-10 オリンパス株式会社 Image display device
US6724354B1 (en) * 1999-06-21 2004-04-20 The Microoptical Corporation Illumination systems for eyeglass and facemask display systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002182149A (en) * 2000-12-14 2002-06-26 Canon Inc Device and system for image display
JP2004271651A (en) * 2003-03-05 2004-09-30 Minolta Co Ltd Image display device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010035607A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 コニカミノルタオプト株式会社 Image display device, head-mounted display and head-up display
JP5229327B2 (en) * 2008-09-26 2013-07-03 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 Video display device, head-mounted display, and head-up display
US8520310B2 (en) 2008-09-26 2013-08-27 Konica Minolta Opto, Inc. Image display device, head-mounted display and head-up display
WO2010116831A1 (en) * 2009-04-06 2010-10-14 コニカミノルタオプト株式会社 Video display device and head-mounted display
JP2016072936A (en) * 2014-10-02 2016-05-09 セイコーエプソン株式会社 Image display device
WO2019087670A1 (en) * 2017-11-02 2019-05-09 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Image projection system
US11175510B2 (en) 2017-11-02 2021-11-16 Sony Semiconductor Solutions Corporation Image projection system

Also Published As

Publication number Publication date
US20070291355A1 (en) 2007-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007333952A (en) Video display apparatus and head mount display
JP4874593B2 (en) Video display device and head mounted display
JP5003291B2 (en) Video display device
US7405881B2 (en) Image display apparatus and head mount display
JP5250853B2 (en) Video display device and head mounted display
JP5732808B2 (en) Virtual image display device
JP5286638B2 (en) Video display device and head mounted display
US7385742B2 (en) Image display apparatus
WO2010061835A1 (en) Image display device and head-mounted display
JP2010072150A (en) Video display apparatus and head mount display
WO2011155357A1 (en) Video display device, head-mounted display and head-up display
JP2008191527A (en) Hologram optical element, manufacturing method thereof and image display device
JP2007052086A (en) Image display apparatus and head mount display
JP2022517796A (en) Imaging equipment with a small homogenizer
JP2010262232A (en) Apparatus for displaying video image and head-mounted display
WO2010064582A1 (en) Video display device and head-mounted display
US20180045962A1 (en) Image Display Device and Optical See-Through Display
JP2006349719A (en) Video display device and head mount display
JP2007079297A (en) Image display apparatus
JP2008216852A (en) Video display device and head-mounted display
WO2010044356A1 (en) Image display device and head-mount display
JP2010145561A (en) Head mount display
JP2010243972A (en) Video display device and head-mounted display
JP2010072151A (en) Video display apparatus and head mount display
WO2010122854A1 (en) Image display apparatus, head-mounted display, and head-up display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090319

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110830

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120403